Froid Recueil Du Frigoriste

SOMMAIRE AVANT PROPOS: Les moyens de production de froid

Les notions de physique et de thermo physique Les états de la matière Le principe de la réfrigération

Les compresseurs Le compresseur semi-hermétique Le compresseur hermétique Les calculs de la puissance d’un compresseur

Les évaporateurs Les condenseurs

Les fluides frigorigènes Le diagramme enthalpique

Les huiles frigorifiques

Le manifold La récupération transition substitution

Les appareils annexes

L’initiation à la régulation

Les détendeurs Les thermostats Les pressostats Les régulateurs Le tube et les raccords

Le schéma froid Les normes

La régulation par thermostat d’ambiance La régulation par protection minimum Le pump-down

Le repérage d’un bornier

Les dégivrages Le dégivrage par gaz chaud Le dégivrage par inversion de cycle

La machine à glaçons La machine à absorption

L’initiation au dépannage

TABLE DES MATIERES

La pression Mesure et contrôle de la pression La température Mesure et contrôle de la température Les différentes échelles de température Table de conversion des différentes échelles La chaleur Table de conversion Transmission de chaleur

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5 5 6 6 7 7 8

Les états de la matière Loi de fusion et de solidification La vaporisation La condensation La sublimation Différentes chaleurs et leurs significations

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10 10 10 11 11 11

Rôle des principaux organes de la réfrigération Schéma de principe d’une installation frigorifique Le circuit frigorifique Schéma de principe

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14 15 16 17

Le rôle des compresseurs Généralités sur le compresseur ouvert Généralités sur le compresseur semi-hermétique Généralités sur le compresseur hermétique Les différents types de compressions Les avantages et inconvénients des différents compresseurs Le compresseur à flux alternatif à piston Les éléments mobiles du compresseur Les garnitures d’étanchéité Les vannes trois voies

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18 18 18 19 19 20 20 24 25 28

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29 31 31 32

Le compresseur hermétique Refroidissement du moteur Lubrification Les moteurs électriques d’entraînement Démarrage et protection

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33 33 34 35 37

Calcul de la puissance d’un compresseur Le diagramme de Clapeyron

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Transmission de chaleur dans un évaporateur Détermination d’un ∆ϑ Les évaporateurs refroidisseurs d’air Différents écartements d’ailettes Les évaporateurs refroidisseurs de liquide Entretien des évaporateurs Montage d’un évaporateur Puissance d’un évaporateur Transmission de chaleur dans un condenseur Les condenseurs à air Les condenseurs à eau

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Les compresseurs semi-hermétique Lubrification Protection électrique Refroidissement du moteur La résistance de carter

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46 48 49 51 54 55 56 57 59 61 64

Entretien des condenseurs

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La sécurité d’emploi d’un fluide frigorigène Rappel de définitions sur les fluides frigorigènes La qualité d’un fluide frigorigène La désignation numérique d’un fluide frigorigène Tableau récapitulatif sur les anciens fluides Les nouveaux fluides frigorigène

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69 72 73 73 75 76

Le diagramme enthalpique Les coordonnées du diagramme enthalpique Les isobares Les isenthalpes, les isochores, les isothermes Les isentropes, l’isotitre Les unités La condensation, la vaporisation, La compression La détente Le cycle frigorifique théorique le cycle frigorifique pratique La représentation du cycle frigorifique pratique, à glissement, réel La représentation des quatre organes principaux sur le diagramme Enthalpique Le COP de Carnot

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78 79 79 80 81 82 83 85 86 86 87 88

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Qualités et caractéristiques d’une huile frigorifique Les différentes huiles frigorigène Tableau récapitulatif sur les huiles Problèmes posés par l’huile Comment surveiller une huile

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90 91 92 93 94

Le manifold

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Récupération du fluide frigorigène Transfert liquide Schéma du transfert liquide Transfert gazeux Schéma du transfert gazeux Procédure d’auto vidange Schéma de la procédure d’auto vidange Méthode pour effectuer une transition Méthode pour effectuer une substitution Méthode pour effectuer le rinçage d’une installation Stratégie pour remplacer le R12, Stratégie pour remplacer le le R502

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La bouteille anti-coup de liquide Le tube sécheur La bouteille réservoir de liquide Le voyant liquide 115 L’échangeur de chaleur Le séparateur d’huile Les deshydrateurs Les vannes électromagnétiques Les vannes à commande interne Les vannes à servo-commande à membrane Les vannes à servo-commande à piston

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Composition d’une boucle de régulation Les différentes boucles de régulation La sonde Le régulateur La valeur d’équilibre

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Algorithme de régulation

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Le détendeur capillaire Notions générales sur les détendeurs thermostatiques Action du débit masse La surchauffe à l’évaporation Le fonctionnement des détendeurs thermostatiques Schémas de principe des détendeurs à égalisation de pression interne Schémas de principe des détendeurs à égalisation de pression externe Réglages des détendeurs thermostatiques Différents types de charges thermostatiques

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Principe de fonctionnement d’un thermostat Fonctionnement - réglages - utilisation d’un thermostat Différentes variantes du train thermostatique Différents types de charges Réglage d’un thermostat Thermostat particulier d’élément Thermostat de contact d’évaporateur à 3 fils Thermostat de contact d’évaporateur à 2 fils Réglage d’un thermostat start où stop

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Le pressostat B.P. Le pressostat H.P. Le pressostat combiné Le pressostat différentiel d’huile Montage d’un pressostat Réglages des pressostats Réglage d’un pressostat start où stop

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Le KVL Le KVP Le CPCE + LG Le KVC Position des différents régulateurs sur le circuit frigorifique Réglages et utilisation des régulateurs

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Le cintrage du cuivre Exemple de désignation des raccords cuivre Raccordement des tubes cuivre

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Lecture de schéma froid Représentation d’un schéma sous forme développé Remarques concernant l'ensembles des schémas Régulation des circuits frigorifiques

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Les normes en schéma frigorifique

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Chambre froide positive régulée par thermostat Chambre froide régulée par protection minimum

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Le pump-down Régulation par tirage au vide automatique Régulation par tirage au vide unique

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Repérage d’un bornier

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Généralités sur les dégivrages Dégivrage des chambres froides positives Dégivrage des chambres froides négatives Dégivrages par gaz chaud Dégivrage par inversion de cycle

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Différents types de production de glaçons Différents types de remise en réfrigération Entretien Caractéristiques physiques Comment chiffrer les besoins en glaçons

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Historique de la machine à absorption Principe de fonctionnement Avantages inconvénients Inconvénients

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Base pour un bon diagnostique Tableau récapitulatif

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LES MOYENS DE PRODUCTION DE FROID 1) Les moyens naturels: La neige et la glace furent longtemps les seules sources de froid. Des romains à leur époque, récupéraient la neige des montagnes pour le refroidissement de leurs boissons et la confection de sorbets. Une autre méthode utilisée par les chinois et les égyptiens consistait à placer le soir des récipients peu profonds contenant une faible quantité d’eau. L’évaporation à la surface de l’eau suffisait pour solidifier le restant d’eau. Le matin, il subsistait une fine couche de glace qui était utilisée dans la journée. A ces époques, seuls quelques caves et galeries souterraines, ainsi que de multiples cavernes permettaient la conservation éphémère de la glace.

2) Les mélanges réfrigérants: En 1685, le physicien français LAHIRE obtint de la glace artificiellement en refroidissant de l’eau par un mélange sels/ammoniac. D’autres mélanges eutectiques permettent d’atteindre des températures basses sans effort mécanique(ex: eau + chlorure de calcium -55°C ou eau + chlorure de potassium -11°C). Ce même procédé est utilisé sur les routes en hivers pour éviter le verglas.

3) La fusion d’un solide: C’est un système fréquemment employé. L’on fait refroidir des denrées en les mettant dans un conteneur rempli de glace. Le phénomène de fusion de la glace va enlever de la chaleur aux denrées pour permettre leur conservation. Cette fusion se fait à température constante.

En passant de l’état solide à l’état liquide, la glace absorbe une quantité de chaleur déterminée, dite chaleur latente de fusion, égale à 80 kcal par kg de glace. Cette chaleur était empruntée aux produits enfermés. 4) La détente d’un gaz comprimé: Lorsqu’un gaz est comprimé il absorbe de la chaleur, lors de la détente il la restitue.

Ce procédé ne peut être intéressant s’il est utilisé isolément, par contre accompagné d’un autre principe de production de froid, il permet d’atteindre de très basses températures (l’air liquide est obtenu ainsi à une température de -183°C). 5) La machine à absorption: En 1862, Ferdinand CARRE construit une machine qui utilise la propriété de l’ammoniac de se dissoudre dans l’eau froide. Le fonctionnement de la machine de CARRE peut se décrire succinctement: Deux vases sont reliés entre eux par une canalisation. Le premier contient un mélange eau + ammoniac. Lorsqu’il est chauffé modérément, seul des vapeurs d’ammoniac s’en échappent pour se condenser dans le second vase. Si l’on refroidit le premier vase, l’ammoniac voudra y retourner pour s’y dissoudre. Il lui faudra avant trouver une quantité de chaleur suffisante à sa vaporisation. Ce sont des denrées sur le second vase qui fourniront l’apport calorifique nécessaire.

6) La sublimation d’un solide: Certains solides en présence de chaleur peuvent se vaporiser sans passer par l’état liquide. Ce principe utilisé aussi pour produire du froid, à les avantages de ne pas dépendre de machineries et de ne pas laisser de résidu liquide. Par contre les vapeurs n’étant pas récupérées puis recyclées, font de ce principe un procédé coûteux et ponctuel.

7) La détente et évaporation d’un liquide: Charles TELLIER surnommé le père du froid, invente en 1868 la première machine frigorifique à compression. Ceci est le principe le plus utilisé de nos jours. Le froid est produit par un liquide ayant entre autres comme caractéristique, une température d’évaporation basse et un besoin important de chaleur pour se vaporiser.

8) L'effet Peltier: C’est l’inverse de l’effet ZEEBECK (thermocouple). Si l’on soude deux métaux différents convenablement choisis que l’on fait ensuite traverser par un courant électrique, on observe un dégagement de chaleur à l’une des soudures (soudure chaude) et une absorption de chaleur à l’autre soudure (soudure froide).

En multipliant le nombre de soudures on augmente la production de froid. Ce procédé est employé surtout en astronautique, mais certains réfrigérateurs fonctionnent sur ce principe.

NOTIONS DE PHYSIQUE ET THERMOPHYSIQUE Introduction: La thermophysique est une branche de la physique classique qui traite des phénomènes physiques en relation avec les manifestations de chaleur. La thermophysique comprend de nombreuses sous branches dont: - la thermométrie qui concerne la mesure des températures, - la dilatométrie qui étudie les lois de dilatation des solides, liquides ou des gaz, - la calorimétrie qui permet de déterminer les capacités thermiques massiques, - la thermocinétique qui traite de la propagation de la chaleur. 1) La pression : 11) Définition: On appelle pression l'action d'une force s'exerçant de façon uniforme sur une surface. Les molécules de gaz se déplacent constamment à des vitesses et des directions variables. Ce sont leurs chocs contre les parois du récipient qui engendrent la pression. Cette pression est variable en fonction de la température (excitation moléculaire). NB: plus la température est élevé plus l'excitation moléculaire est importante.

12) Les unités: 121) L'unité légale du système SI (le Pascal), correspond à une pression uniforme exercée perpendiculairement par une force de 1 Newton sur une surface plane de 1 mètre carré.

1Pa =

1N 1m2

122) La pression atmosphérique = 101300 Pa. Pour des raison de facilité d'emploi nous utilisons le m bar ou comme dans le froid le bars. 1 bar = 100000 Pa 13) Pressions relatives - pressions absolues: Pression relative: c'est la pression lue sur le manomètre, elle n'indique que la pression du fluide mesuré. Pression absolue: cette pression tient compte de la pression atmosphérique, en plus de la pression du fluide mesuré.

P abs = P rel + P atm

Attention: la pression absolue est utilisée sur certaines réglettes de correspondance et sur les diagrammes enthalpiques.

14) Appareils de mesure et de contrôle de la pression: Le baromètre: C'est un instrument servant à mesurer les pression d'air. Cela permet de prévoir les changements atmosphériques. Le manomètre: C'est l'outil indispensable du frigoriste. Il mesure la pression des fluides. Le pressostat: Il contrôle l'installation frigorifique. Il permet sa régulation ou sa protection. 15) Table de conversion: pa

mbar

bar

kg/cm2

mm H2o

mmHg

psi

pascal N/m2

1

0,01

0,00001

0,0000102

0,102

0,0075

0,000145

millibar

100

1

0,001

0,00102

10,20

0,750

0,0145

bar

100000

1000

1

1,02

10200

750

14,5038

kg par cm2

98100

981

0,981

1

10000

736

14,2233

mm colonne d'eau

9,81

0,098

0,0000981

0,0001

1

0,0736

0,001422

mm mercure

133,3

1,33

0,00133

0,001359

13,59

1

0,01934

pound per sp inch

6895,06

68,95

0,06895

0,07031

703,31

51,717

1

2) La température 21) Définition: C'est le niveau atteint par la chaleur dans un corps. Tous les corps sont composés de molécules animées d'un mouvement continuel. Cette agitation augmente en vigueur lorsqu'un corps est chauffé. Par contre, elle ralentie lorsque le corps est refroidi. A la température -273,15°C cette agitation cesse complètement. 22) Mesure et contrôle de la température: Pour repérer le niveau atteint par la chaleur, l'homme ne peut se fier avec précision à ses sens personnels. Il fait donc appel aux phénomènes physiques mesurables qui accompagnent les variation de température comme: - dilatation d'un solide, liquide ou gaz, - augmentation du rayonnement lumineux, - dilatation de la résistivité électrique. Pour la mesure on dispose: - du thermomètre - du pyromètre Pour le controle on dispose: - du thermostat

23) Les différentes échelles utilisées:

231) Echelle centésimale CELSIUS: Le 0°C indique la température de la glace fondante (à la pression atmosphérique). Le 100°C indique la température de l'eau portée à ébullition. 232) Echelle KELVIN: C'est une échelle centésimale dont l'origine est le 0 degré absolu, c'est à dire -273,15°C. Le degré KELVIN est l'unité légale d'élévation de température. On écrit: 100 K et on dit: cent KELVIN. 233) Echelle FAHREINHEIT: Le 0°C a été fixé arbitrairement. C'est une échelle thermométrique encore en usage dans les pays anglo-saxons et au Japon. 24) Conversion des différentes échelles: 241) Conversion de °C en °F Exemple: 10°C pour ce faire il faut: multiplier par 9 diviser par 5 ajouter 32

10 x 9 = 90 90 / 5= 18 18 + 32= 50°F

242) Conversion de °F en °C Exemple: 50°F pour ce faire il faut: enlever 32 multiplier par 5 diviser par 9

50 - 32 = 18 18 x 5= 90 90/9=10°C

25)Table de conversion: °C -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8

°F -4 -2.2 -0.4 1.4 3.2 5 6.8 8.6 10.4 12.2 14 15.8 17.6 19.4 21.2 23 24.8 26.6 28.4 30.2 32 33.8 35.6 37.4 39.2 41 42.8 44.6 46.4

°C 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

°F 48.2 50 51.8 53.6 55.4 57.2 59 60.8 62.6 64.4 66.2 68 69.8 71.6 73.4 75.2 77 78.8 80.6 82.4 84.2 86 87.8 89.6 91.4 93.2 95 96.8 98.6

°C 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66

°F 100.4 102.2 104 105.8 107.6 109.4 111.2 113 114.8 116.6 118.4 120.2 122 123.8 125.6 127.4 129.2 131 132.8 134.6 136.4 138.2 140 141.8 143.6 145.4 147.2 149 150.8

°C 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95

°F 152.6 154.4 156.2 158 159.8 161.6 163.4 165.2 167 168.8 170.6 172.4 174.2 176 177.8 179.6 181.4 183.2 185 186.8 188.6 190.4 192.2 194 195.8 197.6 199.4 201.2 203

3) La chaleur: 31) Définition: C'est une des formes de l'énergie qui a pour effet d'élever la température, de dilater, de faire fondre, de vaporiser ou de décomposer un corps. 32) Unités de quantités de chaleur: 1 CALORIE = 4,18 JOULES Pour la compréhension, nous allons dans un premier temps raisonner par la calorie.

Une calorie est la quantité de chaleur nécessaire pour élever de 1°C une masse de 1 gr d'eau pure, (ceci à une température = 15°C).

Avant la mise en place du joules, nous avions à notre disposition la calorie vue au dessus et la frigorie (son inverse). 1Fg = 1 kcal Unité legale: le joule Il est possible de transformer une quantité de chaleur en un travail et inversement. Une seule unité suffit pour représenter ces 2 formes d'énergie. 33) Table de conversion: j

Wh

kgm

kcal

ch.h

BTU

kWh

Hph

1J

1

0,000278

0,102

0,000239

3, 78 x10-7

0,00095

27 , 8 x10-8

3, 728 x10-7

1Wh

3600

1

367

0,860

0,00136

3,412

0,001

0,00134

0,00929

2 , 75x10-6

3, 659 x10-6

3, 71x10

-6

1kgm

9,81

0,00275

1

0,00234

1kcal

4184

1,163

427

1

0,001572

3,968

0,001163

0,00148

1ch.h

2 , 649 x10-6

736

270000

632,24

1

2,509

0,736

0,98632

1BTU

1052,6

0,2931

107,64

0,252

0, 3986 x10 -3

1

2 , 931x10-4

0, 393 x10 -3

1kWh

3,6x106

1000

3,67x105

860

1,36

3412,5

1

1,3414

1Hph

2,686x106

746,2

273745

641

1,01387

2544

0,7462

1

J = joule Wh = Wattheure kgm = kilogrammétre ch.h = cheval vapeur heure BTU = british thermal unit

kcal = kilocalorie kWh = kiloWattheur

Hp.h = horse power hour

34) La transmission de chaleur: La transmission de chaleur est régie par deux principes fondamentaux: PAS D'ECHANGE

La chaleur va toujours du corps le plus chaud vers le corps le plus froid. La chaleur s'écoule d'autant plus rapidement que la différence de température entre les deux corps est importante.

20°C

20°C

0°C

90°C

Cette transmission peut s'effectuer par trois modes: - la conduction - la convection - le rayonnement 341) La conduction: La transmission de chaleur par conduction, se fait dans la matière par contact direct. La vitesse de propagation dépend du pouvoir thermique des matériaux traversés. Exemple: Dans le cas d'un mur de chambre froide, composé de 5 matériaux: ciment (e1), brique (e2), isolant (e3) , enduit (e4) et carrelage (e5), le coefficient de conductivité du mur prendra en compte tous les coefficients des différents matériaux.

342) La convection:

La transmission de chaleur par convection, se fait par l’intermédiaire d’un fluide.

Naturelle: le médium entre en mouvement par différence de densité, les parties chaudes étant plus légères et véhiculant la chaleur.

Forcée: le médium est mis en mouvement par un moyen mécanique, la vitesse améliore l'échange thermique. 343) Le rayonnement La transmission de chaleur par rayonnement, se fait par l’émission et la réception d’ondes électromagnétiques. Un corps chaud émet une ou plusieurs radiations électromagnétiques qui sont absorbées puis transformées en chaleur par le corps froid (ex: le soleil). Les corps peint en noir rayonnent plus que les autres. Leur pouvoir émissif est supérieur (condenseur de réfrigérateur ménager).

Récupération de calories

NOTICE

ExtraHeat 01 - 2005

ExtraHeat Interne EHI

ExtraHeat Externe EHE

3300-0191-818

01 05 034 00 11

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

SOMMAIRE 1. GÉNÉRALITÉS

page 1

1.1. Avertissement 1.2. Principe de fonctionnement 1.2.1. ExtraHeat Interne 100 à 500 litres 1.2.2. ExtraHeat Externe 100 à 1000 litres 1.3. Dimensions et caractéristiques 1.3.1. ExtraHeat Interne 100/200 et 300/500 litres 1.3.2. Couples puissance frigorifique / ballon 1.3.3. Caractéristiques des échangeurs tubulaires 1.3.4. Caractéristiques des ballons WT pour EHE 1.3.5. Couples puissance frigorifique / échangeurs PH 1.3.6. Dimensions des échangeurs externes PH 1.3.7. Schémas de principe ExtraHeat Externe 1.4. Dimensions des tuyauteries et raccordements 1.5. Complément de charge 1.5.1. En fonction de l'échangeur de chaleur 1.5.2. En fonction des tubulures de liaison

2. RÉCUPÉRATEUR ExtraHeat Interne 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7. 2.8.

" " page page page " page " page page " page page " " "

2 3 4 5 6 8 9 10

page 12

Préparation de l'appareil Installation murale des ballons 100/200 litres Installation des ballons 300/500 litres Raccordement hydraulique Raccordement frigorifique EHI Raccordement électrique Mise en service Entretien

3. RÉCUPÉRATEUR ExtraHeat Externe

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14 15 16 18 19

page 20

3.1. Installation du ballon 3.1.1. Installation murale des ballons 100/200 litres 3.1.2. Installation des ballons 300 à 1000 litres 3.2. Raccordement hydraulique 3.2.1. Montage avec un échangeur PH et un ballon WT 100/200 litres 3.2.2. Montage avec un échangeur PH et un ballon WT 300 à 1000 litres 3.2.3. Montage avec deux échangeurs PH et un ballon WT 300 à 1000 litres 3.2.4. Définition et composition des kits 3.3. Raccordement frigorifique EHE 3.3.1. Montage frigorifique de base EHE 3.3.2. Montage frigorifique avec vanne de régulation de pression de condensation 3.4. Raccordement électrique 3.5. Mise en service 3.6. Entretien

LEXIQUE EH

: [ExtraHeat] Ensemble de la gamme récupérateur de calories. EHI : [ExtraHeat Interne] Récupérateur de calories à échangeur interne. EHE : [ExtraHeat Externe] Récupérateur de calories à échangeur externe. PH : [PlateHeater] Échangeur de chaleur à plaques brasées. WT : [WaterTank] Ballon de stockage.

NOTICE D'INSTALLATION

" " " " page page page page page page page page page "

21 22 23 24 26 27 28 30 31

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

1. GÉNÉRALITÉS 1.1. Avertissement LISEZ ATTENTIVEMENT CETTE NOTICE AVANT D'INSTALLER L'APPAREIL. Conservez cette notice afin de la mettre à disposition de tout intervenant ultérieur. Notre responsabilité ne saurait être engagée pour les dommages causés par une mauvaise installation ou par le non respect des instructions se trouvant dans ce document. En particulier, nous vous rappelons que l'installation doit être effectuée par un personnel qualifié, dans le respect des prescriptions relatives aux montages frigorifiques et montages de canalisation eau. - Local Installer l'appareil dans un local à l'abri du gel. Pour les appareils muraux, s'assurer que la cloison est capable de supporter le poids de l'appareil rempli d'eau. Si le local est humide en permanence ou dans une ambiance le plus souvent supérieure à 35 °C : prévoir une aération du local. - Installation L’installateur doit réaliser le montage en conformité avec la réglementation en vigueur localement. L’installateur doit mettre à disposition les moyens appropriés pour éviter que la température de l’eau aux différents points de puisage n’excède pas 65°C (cf directive européenne 98/83 du 3/11/98). - Limites de garantie Sont exclues des garanties les défaillances dues à : - Des conditions d'environnement anormales : * Local soumis au gel ou aux intempéries. * Alimentation en eau présentant des critères d'agressivité anormaux. - Une pression réseau supérieure à 5 bar. - L'absence ou le montage incorrect du groupe de sécurité. - Un raccordement hydraulique incorrect (absence de raccord diélectrique …). - Un entretien défectueux : * Dissolution complète de l'anode en magnésium. * Absence de détartrage.

1.2. Principe de fonctionnement La réfrigération du lait consiste à extraite les calories du lait au moyen d’un groupe frigorifique. Les calories extraites du lait sont évacuées par l’intermédiaire du condenseur. Il est possible de récupérer cette énergie pour chauffer de l’eau sanitaire utilisée dans la laiterie. Pour cela, un échangeur de chaleur fluide frigorigène / eau est intercalé dans le circuit frigorifique entre le compresseur et le condenseur. L’échangeur de chaleur peut être interne au ballon d’eau chaude (échangeur tubulaire des modèles ExtraHeat Interne) ou externe (échangeurs à plaques PH des modèles ExtraHeat Externe). La quantité de calories récupérée et la température de l’eau dépendent de différents facteurs : - Quantité de lait refroidi. - Température du lait à l’entrée du refroidisseur et température de stockage du lait (∆T°C). - Volume du ballon. - Température ambiante. - Température initiale de l’eau et niveau de soutirage pendant et entre les traites. - Type de fluide frigorigène.

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NOTICE D'INSTALLATION

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

Pour le dimensionnement des installations, il faut prendre en compte un niveau de récupération de 0.6 à 0.75 litres d’eau chauffée de 25 à 50°C par litre de lait refroidi de 35 à 4°C pour une température ambiante de l’ordre de 25°C. Afin de maîtriser la température de l’eau de soutirage nécessaire aux opérations de nettoyage de l’installation de traite et du refroidisseur et ainsi assurer une production de lait de qualité tout au long de l’année, nous conseillons le montage en série d’un chauffe-eau pour réaliser le complément de chauffe éventuel (notamment en période de basse lactation). Le chauffe-eau peut être constitué d’un ballon WT 100 à 400 litres équipé d’une résistance électrique. Une autre solution consiste à ajouter une résistance électrique installée au tiers supérieur des récupérateurs EHI 300 & 500 et des ballons WT 500 à 1000 litres. Celle-ci permet de réaliser à la demande le complément de chauffe de la partie supérieure du ballon.

1.2.1. Récupérateurs de calories à échangeur tubulaire interne (ExtraHeat Interne 100 à 500 litres) Ces modèles compacts sont caractérisés par un échangeur de chaleur tubulaire plongé dans la partie inférieure du ballon d’eau chaude. L’installation hydraulique est donc limitée à l’alimentation en eau. Les récupérateurs EHI sont particulièrement adaptés au montage simple groupe et dans le cas d’eau calcaire (nécessite un détartrage moins fréquent qu’un échangeur à plaques).

Condenseur

Récupérateur HEI

Chauffe-eau

Utilisation eau chaude

Échangeur de chaleur

Partie frigorifique

Refroidisseur de lait

Eau préchauffée

Partie hydraulique

Eau froide

NOTICE D'INSTALLATION

page 2

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

1.2.2. Récupérateurs de calories à échangeurs à plaques (ExtraHeat Externe 100 à 1000 litres) Les kits ExtraHeat Externe sont constitués : - D’un Ballon d'eau chaude WT avec accessoires hydrauliques : groupe de sécurité, Té et raccords. - D’un échangeur à plaques brasées PH avec support mural. - D’un circulateur avec accessoires : calorstat, vannes à eau, purgeur d'air et raccords. L’adjonction d’échangeurs à plaques et de circulateurs supplémentaires permet de récupérer l’énergie de plusieurs groupes frigorifiques en utilisant un seul ballon de stockage.

Circulateur

Condenseur

Refroidisseur de lait

Chauffe-eau

Ballon WT

Échangeur PH

Compresseur

Les gaz "haute pression" en sortie de compresseur cèdent une partie de leur chaleur à un flux d'eau circulant dans un échangeur à plaques. L'eau, prélevée en partie inférieure du ballon de stockage, traverse l'échangeur avant d'être refoulée par le circulateur dans la partie supérieure du ballon. Un clapet thermostatique régule le débit afin d'obtenir une température d'eau supérieure à 50°C. Ainsi, après quelques minutes de réfrigération du lait, l'utilisateur dispose d'une certaine quantité d'eau chaude à 50°C minimum.

page 3

NOTICE D'INSTALLATION

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

1.3. Dimensions et caractéristiques 1.3.1. Caractéristiques des ballons ExtraHeat Interne (EHI)

EHI 100 - 200 Habillage tôle laquée blanche

440

505

A

910

1570

B

-

798

C

748

1048

D

113

473

Poids net

31 kg

49 kg

529

200 L

505

175

100 L

Ø

D

Capacité

B

EHI 200

C

EHI 100

A

Type

230

Ø

Ø 3/4’’

Fixation murale par étrier pour les récupérateurs EHI 100 et EHI 200.

EHI 300 - 500 Habillage par housse grise

Ø 1”

Eau chaude

Capacité

300 L

500 L

Ø

750

750

A

1220

1840

E

770

770

Ø

Eau froide

300 300

Poids net

71 kg

125 kg

F

300 300

G

F G

Ø

1”

EHI 500

E

EHI 300

A

Type

NOTICE D'INSTALLATION

45°

page 4

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

1.3.2. Couples puissance frigorifique / ballon

Pour fluides R-22 et R-404A

ch

50 Hz

60 Hz

1,5

100 L

100 L

2

100 L

100 L

2,5

100 L

100 L ou 200 L

3

100 L ou 200 L

200 L ou 300 L

3,5

200 L

200 L ou 300 L

4

200 L

200 L ou 300 L

4,5

200 L ou 300 L

200 L ou 300 L

5

200 L ou 300 L

200 L ou 300 L

6

200 L ou 300 L

300 L ou 500 L

6,5

200 L ou 300 L

300 L ou 500 L

7,5

300 L ou 500 L

300 L ou 500 L

9

300 L ou 500 L

2 x 200 L

10

2 x 200 L

2 x 200 L

12

2 x 200 L

2 x 300 L ou 2 x 500 L

13

2 x 300 L

2 x 300 L ou 2 x 500 L

15

2 x 300 L ou 2 x 500 L

2 x 300 L ou 2 x 500 L

1.3.3. Caractéristiques des échangeurs tubulaires

Ballon

page 5

Échangeur

100 L

21 spires Ø 90 mm

200 L

28 spires Ø 90 mm

300/500 L

20 spires Ø 170 mm

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1.3.4. Caractéristiques des ballons WT pour ExtraHeat Externe (EHE)

Habillage tôle laquée blanche Type

WT 100

WT 200

WT 300

WT 400

Capacité

100 l

200 l

300 l

400 l

Ø

505

505

570

680

A

910

1570

1790

1700

B

-

798

-

-

C

748

1048

-

-

D

113

473

-

-

E

-

-

590

740

F

-

-

300

315

G

-

-

315

220

Poids net

31 kg

49 kg

67 kg

107 kg

WT 100 - 200 440

C

A

B

529

175

D

230

Ø

Ø 3/4’’

Ø 3/4’’

Fixation murale par étrier pour les récupérateurs EHE 100 et EHE 200.

WT 300

Ø 3/4’’

WT 400

Ø 1’’

Ø

Ø

F

45°

G

F

G

Ø

1’ ’

E

3/ 4’ ’

E

A

A

Ø

45°

Échangeur horizontal

NOTICE D'INSTALLATION

page 6

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

WT 500 - 750 - 1000 Habillage par housse grise

Type

WT 500

WT 750

WT 1000

Capacité

500 l

750 l

1000 l

Ø

750

900

900

A

1840

1845

2255

E

770

910

910

F

300

400

400

G

300

480

480

Poids net

125 kg

195 kg

235 kg

Ø 1”

Eau chaude Ø

page 7

F

G

Ø

1”

E

A

Eau froide

45°

NOTICE D'INSTALLATION

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

1.3.5. Couples puissance frigorifique / échangeurs à plaques (PH) Pour fluides R-22 et R-404A

50 Hz ch

échangeur

60 Hz ballon

échangeur

ballon

1,5

6 plaques

1 x 100 L

6 plaques

1 x 100 L

2

6 plaques

1 x 100 L

6 plaques

1 x 100 L

2,5

6 plaques

1 x 100 L

10 plaques

1 x 100 L ou 1 x 200 L

3

10 plaques

1 x 100 L ou 1 x 200 L

10 plaques

1 x 200 L ou 1 x 300 L

3,5

10 plaques

1 x 100 L ou 1 x 200 L

10 plaques

1 x 200 L ou 1 x 300 L

4

10 plaques

1 x 200 L ou 1 x 300 L

10 plaques

1 x 200 L ou 1 x 300 L

4,5

10 plaques

1 x 200 L ou 1 x 300 L

10 plaques

1 x 200 L ou 1 x 300 L

5

10 plaques

1 x 200 L ou 1 x 300 L

10 plaques

1 x 200 L ou 1 x 300 L

6

10 plaques

1 x 200 L ou 1 x 300 L

10 plaques

1 x 300 L ou 1 x 400 L

6,5

10 plaques

1 x 200 L ou 300 L ou 400 L

10 plaques

1 x 300 L ou 1 x 400 L

7,5

10 plaques

1 x 300 L ou 1 x 400 L

16 plaques

1 x 400 L ou 1 x 500 L

9

16 plaques

1 x 400 L ou 1 x 500 L

16 plaques

1 x 400 L ou 500 L ou 750 L

10

16 plaques

1 x 400 L ou 500 L ou 750 L

16 plaques

1 x 500 L ou 750 L ou 1000 L

12

16 plaques

1 x 500 L ou 750 L ou 1000 L

16 plaques

1 x 500 L ou 750 L ou 1000 L

13

16 plaques

1 x 500 L ou 750 L ou 1000 L

16 plaques

1 x 500 L ou 750 L ou 1000 L

15

16 plaques

1 x 500 L ou 750 L ou 1000 L

16 plaques

1 x 500 L ou 750 L ou 1000 L

1.3.6. Dimensions des échangeurs externes PH

292

220

6 plaques : 52 mm 10 plaques : 61 mm 143

16 plaques : 80 mm

NOTICE D'INSTALLATION

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RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

1.3.7. Schémas de principe ExtraHeat Externe Installation avec un échangeur (montage sur 1 groupe frigorifique)

5

4

Eau chaude

3

5

2

3

4

2

Ballon 100/200 litres

1 3

Ballon 300/1000 litres

1 3

Eau froide

Eau chaude

6

Eau froide

6

Installation avec deux échangeurs (montage sur 2 groupes frigorifiques)

5

Eau chaude

4 3 2

Ballon 300/1000 litres

1

1

Échangeur "PH"

2

Circulateur

3

Vanne 15/21

4

Ballon de stockage "EHE"

5

Purgeur

6

Groupe de sécurité

3

Eau froide

6

page 9

NOTICE D'INSTALLATION

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

1.4. Dimensions des tuyauteries et raccordements Diamètre des tubes cuivre à installer entre le refoulement compresseur, l'échangeur de chaleur et le condenseur (R-22 ou R-404A).

Puissance du compresseur en Ch

Ø des tubes cuivre

1,5

3/8"

10 mm x 1

2

1/2"

12 mm x 1

2,5

1/2"

12 mm x 1

3

1/2"

12 mm x 1

4,5

5/8"

5

5/8"

6

5/8"

6,5

5/8"

7,5

3/4"

9

7/8"

10

7/8"

12

7/8"

13

7/8"

15

1 1/8"

1.5. Complément de charges 1.5.1. En fonction de l'échangeur de chaleur - EHI 100 : 200 g. - EHI 200 : 250 g. - EHI 300/500 : 700 g.

- PH 6 : 100 g. - PH 10 : 200 g. - PH 16 : 300 g.

1.5.2. En fonction des tubulures de liaison (compresseur / échangeur / condenseur) Sur les appareils dépourvus de réservoir dont les longueurs de ligne liquide sont supérieures à 5 m, il y a lieu d'ajouter les quantités de fluide suivantes : - Ø 3/8" : 50 g/m au-delà de 5 m. - Ø 1/2" : 100 g/m au-delà de 5 m. - Ø 5/8" : 150 g/m au-delà de 5 m. - Ø 3/4" : 200 g/m au-delà de 5 m. - Ø 7/8" : 250 g/m - Ø 1" : 350 g/m. - Ø 1 1/8" : 400 g/m.

NOTICE D'INSTALLATION

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RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

Pour les condenseurs placés à des hauteurs supérieures à 3 m, il y a lieu de réaliser, à la base de la tubulure ascendante, un piège à huile. Exemples de réalisation du piège à huile :

Par tube cintré

Avec des coudes

100 mm maxi

NOTA : Les informations "visuelles" de remplissage du voyant liquide doivent être traitées avec discernement. Il se peut que dans certains cas extrêmes le débit de fluide puisse paraître insuffisant (eau très froide dans le ballon, ambiance extérieure élevée et lait chaud au contact de l'évaporateur) cet état de fait, assez rare, ne doit pas faire l'objet d'un autre complément de charge car lorsque la situation sera redevenue "normale" ce fluide rajouté ponctuellement deviendrait excédentaire et peut provoquer des interventions du pressostat haute pression.

Ne pas oublier que lors d'une intervention sur le circuit frigorifique il doit être possible de rappeler la totalité de la charge dans le condenseur tout en gardant une marge de sécurité d'au minimum 10 %. Le remplissage excessif d'un condenseur ou d'un réservoir, risque de provoquer une violente explosion et d'occasionner des blessures graves. Si cette clause ne peut être respectée, il y a lieu de mettre en place, en aval du condenseur, un réservoir liquide de volume adéquat (ne pas installer de vanne de service entre le condenseur et le réservoir).

page 11

NOTICE D'INSTALLATION

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

2. RÉCUPÉRATEUR ExtraHeat Interne 2.1. Préparation de l'appareil EHI 100/200 -

Extraire délicatement le ballon de son emballage. Positionner le ballon conformément à la (figure 1). Dévisser les écrous maintenant la bride pleine fermant le ballon. Retirer la bride, s'assurer qu'aucun corps étranger ne soit à l'intérieur du ballon. Retirer le joint de la bride sur la collerette du ballon en prenant soin de bien observer comment et dans quel sens il est monté (noter que les 3 brossages sur le joint doivent êtres orientés vers l'intérieur de la cuve) (photo 1). - Vérifier le serrage des presse-étoupes de passage des tubes au travers du flasque. - Faire glisser le joint le long de l'échangeur jusqu'à la bride rilsanisée (Attention les 3 bossages sur le joint doivent êtres orientés du côté opposé à la bride) (photo 1).

Figure : 1

Photo : 1

- Introduire l'échangeur verticalement dans le ballon en veillant à ce que le joint reste en haut vers le flasque et en prenant soin de ne blesser ni les tubes frigorifiques, ni le revêtement intérieur du ballon (photo 2).

Ballon

Intérieur du ballon

Joint de bride Photo : 2

NOTICE D'INSTALLATION

page 12

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

- Une fois les spirales de l'échangeur totalement introduites, le maintenir en suspension d'une main par un des tubes frigorifique, le flasque à environ 8 cm de la collerette du ballon (photo 3), avec l'autre main procéder à la mise en place du joint. Pour une mise en place plus aisée du joint, faire pivoter l'échangeur au fur et à mesure de son emboîtement.

Photo : 3

- Lorsque le joint est correctement en place, poser dessus le flasque de bride de l'échangeur selon la position préalablement choisie. - Orienter les tubulures d'entrée et de sortie de l'échangeur de manière à ne pas avoir de croisements de tubes lors du raccordement frigorifique, le tube de refoulement du compresseur doit être raccordé au raccord d'entrée de l'échangeur. - Lors du raccordement de l’échangeur, respecter le sens du fluide selon indications : entrée [IN] et sortie [OUT]. - Serrer les écrous de fixation de la bride en respectant un serrage diagonal, valeur 8 mN (ordre de serrage selon Figure 4). Serrer à la clé dynamométrique.

Figure : 4

page 13

NOTICE D'INSTALLATION

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

EHI 300/500 - Extraire délicatement le ballon de son emballage. - Déposer la plaque de fermeture. La présence d'eau dans le ballon est normale, elle évite le dessèchement du revêtement interne de la cuve "securex" pendant la période de stockage. - Vérifier la position du joint d'étanchéité et le coller en position si nécessaire. - Extraire l'échangeur de son emballage. - En utilisant un tube, faisant office de levier, (Cf. schéma figure 1), introduire délicatement l'échangeur dans le ballon. Fixer l'échangeur sur la bride en commençant par la vis supérieure sans oublier la rondelle inox. NOTA : Lors de cette opération, éviter d'endommager le revêtement "securex", le tube aileté de l'échangeur ainsi que le revêtement rilsan de la bride. - Positionner les autres vis et les serrer en respectant un serrage diagonal (Cf. figure 2) et un couple de serrage de 30 m.N (utiliser une clé dynamométrique). - Placer l'appareil au sol à l'emplacement définitif (le plus près possible du compresseur).

Figure : 2

Figure : 1

2.2. Installation murale des ballons 100/200 litres

h

- Prévoir en dessous de l'appareil une hauteur libre (h) au moins égale à 750 mm afin de permettre l'extraction de l’échangeur et de l'anode aux fins de maintenance. - Fixer l'appareil au mur par 4 boulons M10 solidement scellés.

2.3. Installation des ballons 300/500 litres - Il est fortement conseillé de réaliser un socle en béton de hauteur minimale 10 cm et de dimensions adaptées au modèle de ballon à installer. La résistance du sol doit être suffisante pour supporter le poids du ballon après remplissage. 10 cm

NOTICE D'INSTALLATION

page 14

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

2.4. Raccordement hydraulique Avant de procéder au raccordement hydraulique, il est absolument indispensable de bien nettoyer les tuyauteries d'alimentation afin de ne pas risquer d'introduire dans la cuve du chauffe-eau des particules métalliques ou autres. Quel que soit le type d'installation, elle doit comporter un robinet d'arrêt sur l'alimentation eau froide, en amont du groupe de sécurité. - Si la pression réseau est supérieure à 5 bars, prévoir le montage d'un réducteur de pression monté au départ de la distribution générale. Une pression de 3 à 4 bars est recommandée. - L'installation doit être effectuée avec un groupe de sécurité taré à 7 bar, son montage doit être rigoureusement réalisé selon le schéma ci-après : le groupe de sécurité doit obligatoirement être fixé directement sur l'entrée d'eau. EHI 100/200 Rep.

2 7

Désignation

1

Arrivée eau froide

2

Robinet d'arrêt

3

Réducteur de pression éventuel

4

Groupe de sécurité

5

Evacuation vanne de sécurité

6

Départ eau chaude

7

Raccord diélectrique

6 Ø 20/27 (3/4”)

3 4

EHI 300/500

5

1

6 7

4

Ø 26/34 (1”)

2 3 1

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NOTICE D'INSTALLATION

Fourniture

x

x

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

2.5. Raccordement frigorifique EHI

Isolation

- L'échangeur de chaleur du récupérateur est inséré sur la tubulure de refoulement, à proximité immédiate du compresseur. - La tubulure de liaison entre le compresseur et l'entrée de l'échangeur sera impérativement isolée avec une gaine (ne pas inciser la gaine). - Il est conseillé d’isoler également les tubes de liaison entre la sortie de l’échangeur et le condenseur (risque de brûlures). - Fermer les vannes 2 et 6. - Retirer le tube de liaison d'origine entre la vanne de refoulement compresseur et la vanne d'entrée condenseur. - Définir le tracé des nouvelles tubulures en évitant au maximum les coudes et changements de niveau inutiles. Choisir le tracé le plus court et le plus simple possible (limitation des pertes de charge et des déperditions). Utiliser impérativement du tube cuivre de qualité frigorifique. Respecter les diamètres des tubulures en fonction de la puissance du compresseur ainsi que le sens de circulation (voir chapitre 1.4. : Dimensions des tuyauteries et raccordements). - Ne pas accoler le tube d'entrée avec le tube de sortie (cela formerait un échangeur de chaleur néfaste à la récupération énergétique). - Raccorder les tubulures à l'échangeur après dépose du tube d'extrémité 5/8". Effectuer l'opération de raccordement par brasage en conservant la longueur droite extérieure de 200 mm afin d'éviter la surchauffe et la destruction des joints d'étanchéité de l'échangeur. - Effectuer le tirage au vide du circuit additionnel en utilisant la vanne de refoulement du compresseur. Niveau de vide minimal : 0,1 mbar. - Ouvrir les vannes 1, 2, 3, 4 et 6 en totalité. - Effectuer un complément de charge si nécessaire (voir chapitre 1.4. : Dimensions des tuyauteries et raccordements). - Vérifier l'étanchéité des nouveaux raccords (utiliser un détecteur électronique). - Le récupérateur est alors prêt à fonctionner. IMPORTANT : Toute "chasse de gaz" réalisée en utilisant le fréon du circuit est interdite. En cas de fausse manipulation ayant entraîné une perte importante de fréon ou une introduction d'air dans le circuit, il y a lieu de récupérer la totalité de la charge de l'installation et de procéder à une nouvelle mise sous vide. La charge sera refaite avec rigueur à l'aide d'une balance de précision. Se reporter impérativement à la plaque d'identification de l'appareil pour connaître la nature et le poids de fluide. Seul le respect d'une charge précise peut garantir l'obtention des performances optimales et le bon fonctionnement du refroidisseur.

NOTICE D'INSTALLATION

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RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

6

A

N

B

K P

I

1 D E

H

G

T

5

F

4

J

2

3

C

Composants du circuit frigorifique A - Compresseur B - Pressostat compact haute pression. C - Condenseur atmosphérique. D - Moteur ventilateur. E - Pressostat de régulation du moteur ventilateur 1. F - Déshydrateur. G - Détendeur thermostatique. H - Distributeur. I - Pressostat compact basse pression. J - Pressostat de régulation du moteur ventilateur 2 (facultatif). K - Échangeur interne de calories. T - Voyant liquide. Vannes de service 1 - Vanne de refoulement compresseur 4 voies Rotalock. 2 - Vanne d'entrée condenseur 2 voies. 3 - Vanne de sortie condenseur 2 voies. 4 - Vanne d'isolement 3 voies. 5 - Électrovanne. 6 - Vanne aspiration compresseur 4 voies Rotalock. Composants circuit eau N - Ballon de stockage. P - Groupe de sécurité.

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2.6. Raccordement électrique - Pour ne pas pénaliser le fonctionnement du refroidisseur, il est impératif de réguler au moins un ensemble de ventilation. Pour cela, utiliser les pressostats référencés ci-dessous. Afin d’optimiser la récupération de calories, il est conseillé de réguler également le 2e ensemble de ventilation. Référence des pressotats de régulation : - R-404A 1er ventilateur 3300-0223-050 2e ventilateur 3300-0223-536

14-19 bar 16-21 bar

- R-22 1er ventilateur 3300-0222-712 2e ventilateur 3300-0223-050

11-16 bar 14-19 bar

NOTA : Pour les condenseurs mono ventilateur, utiliser le pressostat de régulation du 1 er ventilateur. - Les ensembles de ventilation sont monophasés si la puissance du compresseur est < à 7,5 cv. - Utiliser 1 contacteur [3300-0222-995] par ensemble de ventilation lorsque la puissance du compresseur est ≥ à 7,5 cv. ATTENTION : Ne jamais réguler les 2 ventilateurs avec le même pressostat.

Schéma Monophasé X1

X1

X1

X1

N

L1

L2

L3

1

3

5

2

4

6

X2 11 N

103

X2 10

X2 13

F1.31 P

U

U

M

.v en t M

il eau tr 2

1

il eau tr 1

r1

1

eu

V

M 1.2

M

ss re mp

18 V

M 1.1 3

Co

N

16 W

M

.v en t

V

X2 12

M

U

M1

F1.32 P X2 9

103

102

101

X2 5 X2 6 X2 7

N

102

101

KM 1

NOTICE D'INSTALLATION

page 18

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

Schémas Triphasé X1

X1

X1

X1

X2

62

X2

61

X2

60

X1

8

N L1 L2 L3

B2 3

5

KM 1

1

3

5

KM 1.1 2

4

6

1

3

5

2

4

6

P

KM 1.2 2

4

6

B3

P

V1

V1

W1

U1

V1

123

122

121

113

111 U1

112

103 W1

F1.32

P

63

X2

64

X1

28

X1

29

W1

A1

M3

M4

M5

KM 1

KM 1.1

A1

KM 1.2

EV1

A2

M. ve nt il eau tr 2

M. ve nt il eau tr

1

1

A2

Co mp re ss eu r

P

X2

16

U1

102

101

F1.31

18

1

Marche Marche comp resseur 1 M v (M 1.1)

Marche Electrovanne M v (M 1.2) fréon 1

2.7. Mise en service - Avant de mettre l'installation en service, procéder au remplissage du ballon en ayant auparavant ouvert les robinets du circuit eau chaude, afin de purger l'air contenu dans les tuyauteries. - Pendant la phase de chauffe, de l'eau s'écoule de la vidange, ce phénomène lié à la dilatation de l'eau est absolument normal. - Pour une eau réseau dite "dure" présentant des teneurs supérieures à TH 20°F, une formation trop importante de tartre peut être évitée en traitant l'eau d'alimentation. - Toutefois, dans le cas d'un adoucisseur, la dureté de l'eau doit rester supérieure à TH 12°F. - Vérifier : 1) Le fonctionnement du groupe de sécurité en basculant le robinet de vidange en position arrêt et réciproquement pour constater l'élimination des déchets éventuels. 2) L'étanchéité du joint de bride, resserrer si nécessaire en respectant le couple de 8 mN (EHI 100 et 200 litres) et 30 mN (EHI 300 et 500 litres).

2.8. Entretien 1. IMPORTANT : PÉRIODIQUEMENT (au moins une fois par mois), il est nécessaire de mettre pendant quelques secondes le groupe de sécurité en position de vidange. Cette manœuvre permet d'évacuer d'éventuels dépôts pouvant à la longue obstruer la soupape du groupe de sécurité. Le non respect de cette règle peut entraîner une détérioration de la cuve du ballon (non couverte par la garantie). 2. VIDANGER la cuve en cas de risque de gel dans le local. - Fermer l'arrivée d'eau froide. - Vidanger grâce au robinet du groupe de sécurité, en ayant ouvert un robinet d'eau chaude. - Protéger du gel le groupe sécurité. - Pour remettre l'installation en service, voir ci-dessus. 3. DÉTARTRAGE - Cette opération doit être réalisée par un installateur agréé. A effectuer tous les 2 ans dans les régions où l'eau est particulièrement "dure" (> TH 15° Français). - Tout démontage de l'échangeur implique le remplacement du joint. 4. VÉRIFICATION DE L'ANODE (EHI 100 à EHI 200 litres) - A vérifier tous les 2 ans par un professionnel.

page 19

NOTICE D'INSTALLATION

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

3. RÉCUPÉRATEUR ExtraHeat Externe 3.1. Installation du ballon 3.1.1. Installation murale des ballons 100/200 litres

h

- Prévoir en dessous de l'appareil une hauteur libre au moins égale à 750 mm afin de permettre l'extraction de l'anode aux fins de maintenance. - Fixer l'appareil au mur par 4 boulons M10 solidement scellés.

3.1.2. Installation des ballons 300 à 1000 litres - Il est fortement conseillé de réaliser un socle en béton de hauteur minimale 10 cm et de dimensions adaptées au modèle de ballon à installer. La résistance du sol doit être suffisante pour supporter le poids du ballon après remplissage.

10 cm

3.2. Raccordement hydraulique Avant de procéder au raccordement hydraulique, il est absolument indispensable de bien nettoyer les tuyauteries d'alimentation afin de ne pas risquer d'introduire dans la cuve du chauffe eau des particules métalliques ou autres. Quel que soit le type d'installation, elle doit comporter un robinet d'arrêt sur l'alimentation eau froide, en amont du groupe de sécurité. - Si la pression réseau est supérieure à 5 bars, prévoir le montage d'un réducteur de pression monté au départ de la distribution générale. Une pression de 3 à 4 bars est recommandée. - L'installation doit être effectuée avec un groupe de sécurité taré à 7 bar, son montage doit être rigoureusement réalisé selon le schéma ci-après : le groupe de sécurité doit obligatoirement être fixé directement sur l'entrée d'eau.

NOTICE D'INSTALLATION

page 20

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

3.2.1. Montage avec un échangeur PH et un ballon WT 100/200 litres.

70 10 60 80 80 20 50 40 Éléments fournis avec le ballon.

30 120

90

4

3

2

110

100

90 Arrivée eau froide.

10 5 80 4 20 3 40

Sortie eau chaude.

1

4

3

N° Eléments fournis avec le circulateur 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

page 21

Raccord droit 20/27 Vanne à boisseau 20/27 MF Circulateur Manchon 20/27 Manchon droit F 20/27 Réduction M 20/27 F 12/17 Purgeur Joint fibre 20/27 Raccord 2 pièces 26/34 Joint fibre 26/34 Joint spécial Calorstat

N° 1 2 3 4 5 6

Eléments fournis avec le ballon Groupe de sécurité 20/27 Manchon 20/27 Raccord droit 20/27 Joint fibre 20/27 Raccord diélectrique 26/34 Manchon réducteur 28/22

NOTICE D'INSTALLATION

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

3.2.2. Montage avec un échangeur PH et un ballon WT 300 à 1000 litres.

70

10

60

80

80

20

50 40

Sortie eau chaude

30

3 4 7 8

90

120

9 Montage pour 500 à 1000 L.

Montage pour 300 et 400 L.

90 100 6 : Adaptateur uniquement pour 750 et 1000 L. 4

3

10 80

1

20 Eléments fournis avec le ballon.

40 N° Eléments fournis avec le circulateur

6

N° 1 2 3 4 5 6

5

2

4

3

Entrée eau froide

Eléments fournis avec le ballon Groupe de sécurité 26/34 Te fileté male 26/34 Raccord 2 pièces 26/34 Joint fibre 26/34 Manchon FF 26/34 Raccord réduit 26/34 - 33/42

7 8 9

Manchon fileté MM 26/34 Manchon galvanisé FF 26/34 Réduction galva F 33/42 M 26/34

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Raccord droit 20/27 Vanne à boisseau 20/27 MF Circulateur Manchon 20/27 Manchon droit F 20/27 Réduction M 20/27 F 12/17 Purgeur Joint fibre 20/27 Raccord 2 pièces 26/34 Joint fibre 26/34 Joint spécial Calorstat

NOTICE D'INSTALLATION

page 22

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

3.2.3. Montage avec deux échangeurs PH et un ballon WT de 300 à 1000 litres.

70

10 80

60

20

80 50

40 Sortie eau chaude

30

3 4 7 8

90

120

9 Montage pour 500 à 1000 L.

110 Montage pour 300 et 400 L.

90 120 6 : Adaptateur uniquement pour 750 et 1000 L. 4

3

10 80

1

20 Eléments fournis avec le ballon.

40 N° Eléments fournis avec le circulateur

6 5 2

N° 1 2 3 4 5 6

4

3

Entrée eau froide

Eléments fournis avec le ballon Groupe de sécurité 26/34 Te fileté male 26/34 Raccord 2 pièces 26/34 Joint fibre 26/34 Manchon FF 26/34 Raccord réduit 26/34 - 33/42

page 23

7 8 9

Manchon fileté MM 26/34 Manchon galvanisé FF 26/34 Réduction galva F 33/42 M 26/34

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Raccord droit 20/27 Vanne à boisseau 20/27 MF Circulateur Manchon 20/27 Manchon droit F 20/27 Réduction M 20/27 F 12/17 Purgeur Joint fibre 20/27 Raccord 2 pièces 26/34 Joint fibre 26/34 Joint spécial Calorstat

NOTICE D'INSTALLATION

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

3.2.4. Définition et composition des kits Les kits disponibles permettent de réaliser la liaison hydraulique entre l'échangeur PH et le ballon WT. 3.2.4.1. Kit circulateur avec accessoires 3300-0860-824

Rep.

Référence

Désignation

Qté

10

3300-0223-597

Raccord droit 20/27

2

20

3300-0223-606

Vanne à boisseau sphérique 20/27

2

30

7090-1150-010

Pompe de circulation complète

1

40

3300-0223-596

Manchon droit male décolleté

2

50

3300-0223-602

Manchon droit femelle 20/27

1

60

3300-0223-603

Réduction M 20/27 F 12/17

1

70

3300-0223-221

Purgeur 12/17

1

80

3300-0191-508

Joint fibre Ø 20/27

3

90

3300-0223-211

Raccord deux pièces 26-34

2

100

3300-0223-229

Joint fibre 26/34

1

110

3300-0223-676

Joint spécial

2

120

7090-2848-010

Calorstat

1

70

60

10

80

80

50

20

110

120

30

100

10 80 20

90

40

NOTICE D'INSTALLATION

page 24

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

3.2.4.2. Kit tube d’eau et accessoires 3300-0860-825

Rep.

Référence

Désignation

Qté

10

3300-0223-604

Te femelle égal Ø 22

4

20

3300-0210-316

Coude cuivre 90FF 7/8"

10

30

3300-0110-146

Tube Ø 7/8"

6m

40

3300-0220-776

Gaine isolante

6m

50

3300-0222-979

Collier Ø 20 1/2"

10

60

3300-0222-956

Patte à vis M8 50

10

70

3300-0131-309

Cheville orange

10

10

70 60 30 50 20 40

3.2.4.3. Kit échangeur avec support

Rep.

Référence

Désignation

Qté

10

3300-0223-508

Échangeur 6 plaques

1

10

3300-0223-507

Échangeur 10 plaques

1

10

3300-0223-506

Échangeur 16 plaques

1

20

3300-0842-277

Support échangeur

1

30

3300-0131-079

Rondelle M8

4

40

3300-0131-112

Écrou HM8

4

10

page 25

NOTICE D'INSTALLATION

40

30

20

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

3.3. Raccordement frigorifique EHE - L'échangeur de chaleur du récupérateur est inséré sur la tubulure de refoulement, à proximité immédiate du compresseur. Il doit être monté verticalement. - La tubulure de liaison entre le compresseur et l'entrée de l'échangeur sera impérativement isolée avec une gaine (ne pas inciser la gaine). - Il est conseillé d’isoler également les tubes de liaison entre la sortie de l’échangeur et le condenseur (risque de brulûres). - Fermer les vannes 2 et 6. - Retirer le tube de liaison d'origine entre la vanne de refoulement compresseur et la vanne d'entrée condenseur. - Définir le tracé des nouvelles tubulures en évitant au maximum les coudes et changements de niveau inutiles. Choisir le tracé le plus court et le plus simple possible (limitation des pertes de charge et des déperditions). Utiliser impérativement du tube cuivre de qualité frigorifique. Respecter les diamètres des tubulures en fonction de la puissance du compresseur ainsi que le sens de circulation (voir chapitre 1.4. : Dimensions des tuyauteries et raccordements). - Ne pas accoler le tube d'entrée avec le tube de sortie (cela formerait un échangeur de chaleur néfaste à la récupération énergétique). - Raccorder les tubulures à l'échangeur par brasage avec de l'argent à 40-55 %, température maximale : 650°C. Pour éviter l'oxydation pendant le brossage, faire circuler de l'azote à l'intérieur de l'échangeur. - Effectuer le tirage au vide du circuit additionnel en utilisant la vanne de refoulement du compresseur. Niveau de vide minimal : 0,1 mbar. - Ouvrir les vannes 1, 2, 3, 4 et 6 en totalité. - Effectuer un complément de charge si nécessaire (voir chapitre 1.4. : Dimensions des tuyauteries et raccordements). - Vérifier l'étanchéité des nouveaux raccords (utiliser un détecteur électronique). - Le récupérateur est alors prêt à fonctionner. IMPORTANT : Toute "chasse de gaz" réalisée en utilisant le fréon du circuit est interdite. En cas de fausse manipulation ayant entraîné une perte importante de fréon ou une introduction d'air dans le circuit, il y a lieu de récupérer la totalité de la charge de l'installation et de procéder à une nouvelle mise sous vide. La charge sera refaite avec rigueur à l'aide d'une balance de précision. Se reporter impérativement à la plaque d'identification de l'appareil pour connaître la nature et le poids de fluide. Seul le respect d'une charge précise peut garantir l'obtention des performances optimales et le bon fonctionnement du refroidisseur. L'installation et les conditions réelles de fonctionnement peuvent nécessiter une ouverture du détendeur et un complément de charge en fluide frigorigène (voir chapitre 1.4. : Dimensions des tuyauteries et raccordements).

Réfrigérant Réfrigérant

Réfrigérant

Réfrigérant

Réfrigérant

Réfrigérant

BON

BON

NOTICE D'INSTALLATION

MAUVAIS

page 26

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

3.3.1. Montage frigorifique de base EHE

O 6

A

B

K

L

M N

M P I

1

D

E J 2

H

G

T

5

F

4

3

C

Composants du circuit frigorifique A - Compresseur B - Pressostat compact haute pression C - Condenseur atmosphérique D - Moteur ventilateur E - Pressostat de régulation du moteur ventilateur 1 F - Déshydrateur G - Détendeur thermostatique H - Distributeur I - Pressostat compact basse pression J - Pressostat de régulation du moteur ventilateur 2 (facultatif) T - Voyant liquide Vannnes de service 1 - Vanne de refoulement compresseur 4 voies Rotalock 2 - Vanne d'entrée condenseur 2 voies 3 - Vanne de sortie condenseur 2 voies 4 - Vanne d'isolement de plateau 3 voies 5 - Électrovanne 6 - Vanne aspiration compresseur 4 voies Rotalock Composants circuit eau K - Echangeur PH L - Circulateur M - Vanne 15/21 N - Ballon de stockage WT O - Purgeur P - Groupe de sécurité

page 27

NOTICE D'INSTALLATION

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

3.3.2. Montage frigorifique avec vanne de régulation de pression de condensation Le montage d'une vanne de régulation de pression de condensation permet d'augmenter la récupération d'énergie en maintenant une pression de condensation élevée. La température ambiante n'a donc que peu d'influence sur la température de l'eau. En contrepartie, les temps de refroidissement et l'énergie consommée augmentent de manière sensible en particulier lorsque la température ambiante est basse. Cependant le bilan énergétique (énergie supplémentaire récupérée – énergie supplémentaire consommée) reste positif. En tout état de cause, la classe de performance de l'appareil doit être maintenue. Le montage frigorifique avec vanne de régulation de pression de condensation nécessite le respect absolu des prescriptions suivantes pour ne pas altérer le fonctionnement du refroidisseur : * Le groupe frigorifique doit obligatoirement être équipé d'un réservoir liquide afin d'assurer une bonne alimentation des détendeurs thermostatiques dans toutes les conditions de fonctionnement. Si le réservoir est ajouté, la charge de fluide totale ne devra pas dépasser la charge de base du refroidisseur + 70% du volume du réservoir pour des questions de sécurité. Respecter impérativement les valeurs de réglage maximum de la vanne de régulation de pression de condensation : - R-404A : 22 bar maxi - R-22 : 19 bar maxi * Installer le capillaire de by-pass selon le schéma ci-après. * Réguler les moto ventilateurs comme indiqué au chapitre 3.4.

Échangeur PH Modèle

Vanne à pression constante

Capillaire de by-pass

Modèle

Référence

Ø intérieur / Longueur

Référence

PH 6

5/8"

3300-0223-517

Ø 1,2 mm / 700 mm

3300-0860-181

PH 10

5/8"

3300-0223-517

Ø 1,5 mm / 700 mm

3300-0120-003

PH 16

7/8"

3300-0223-518

Ø 2 mm / 700 mm

3300-0120-007

Puissance en Ch

Réservoir liquide Modèle

1,5 à 3

RSV4

3,5 à 6,5

RSV6

7,5 à 10

RSV8

13 à 15

RSV10

Référence

NOTICE D'INSTALLATION

page 28

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

O 6

A

B

7

K

L

M N

M P I

1 S

E J 2

H

G

T

5

F

4

3

D

R

C

Composants du circuit frigorifique A - Compresseur B - Pressostat compact haute pression C - Condenseur atmosphérique D - Moteur ventilateur E - Pressostat de régulation du moteur-ventilateur 1 F - Déshydrateur G - Détendeur thermostatique H - Distributeur I - Pressostat compact basse pression J - Pressostat de régulation du moteur-ventilateur 2 (facultatif) R - Réservoir liquide S - Capillaire de by-pass T - Voyant liquide Vannnes de service 1 - Vanne de refoulement compresseur 4 voies Rotalock 2 - Vanne d'entrée condenseur 2 voies 3 - Vanne de sortie condenseur 2 voies 4 - Vanne d'isolement de plateau 3 voies 5 - Électrovanne 6 - Vanne aspiration compresseur 4 voies Rotalock 7 - Vanne à pression constante Composants circuit eau K - Echangeur PH L - Circulateur M - Vanne 15/21 N - Ballon de stockage WT O - Purgeur P - Groupe de sécurité

page 29

NOTICE D'INSTALLATION

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

3.4. Raccordement électrique - Pour ne pas pénaliser le fonctionnement du refroidisseur, il est impératif de réguler au moins un ensemble de ventilation. Pour cela, utiliser les pressostats référencés ci-dessous. Afin d’optimiser la récupération de calories, il est conseillé de réguler également le 2e ensemble de ventilation. Référence des pressotats de régulation : - R-404A 1er ventilateur 3300-0223-050 2e ventilateur 3300-0223-536

14-19 bar 16-21 bar

- R-22 1er ventilateur 3300-0222-712 2e ventilateur 3300-0223-050

11-16 bar 14-19 bar

NOTA : pour les condenseurs mono-ventilateur, utiliser le pressostat de régulation du 1 er ventilateur. - Les ensembles de ventilation sont monophasés si la puissance du compresseur est < à 7,5 cv. - Utiliser 1 contacteur [3300-0222-995] par ensemble de ventilation lorsque la puissance du compresseur est ≥ à 7,5 cv. ATTENTION : ne jamais réguler les 2 ventilateurs avec le même pressostat.

Schéma Monophasé X1

X1

X1

X1

N

L1

L2

L3

Schéma circulateur

X1

X1

X1

X1

N L1 L2

1

3

5

13

2

4

6

14

101

102

103

L3

KM 1 1

3

5

2

4

6

KM 1

X2 11

N

N

103

102

101

KM 1

X2 10

X2 13

F1.31 P X2 5 X2 6 X2 7

F1.32 P X2 9

U

X2 12

U1

V1

W1

N

18

N

16

103

102

101

M 30 V

U

V

M1

W

U

V

M 1.1

M

U

M 1.2

M

M3

M

1

1

NOTICE D'INSTALLATION

C

irc ul aet ur

r eu ss re mp Co

.v en ti lea utr 2 M

.v en ti lea utr 1 M

Co mp re ss eu r1

1

3

V

page 30

RÉCUPÉRATION DE CALORIES "ExtraHeat"

Schémas Triphasé X1

X1

X1

X1

X2

62

X2

61

X2

60

X1

8

N L1 L2 L3

B2 3

5

KM 1

1

3

5

KM 1.1 2

4

1

3

5

2

4

6

P

KM 1.2

6

2

4

6

B3

P

V1

V1

W1

U1

V1

123

122

121

113

111 U1

112

103 W1

F1.32

P

63

X2

64

X1

28

X1

29

W1

A1

M3

M4

M5

KM 1

KM 1.1

A1

KM 1.2

EV1

A2

M. ve nt il eau tr 2

M. ve nt il eau tr

1

1

A2

Co mp re ss eu r

P

X2

16

U1

102

101

F1.31

18

1

Marche Marche comp resseur 1 M v (M 1.1)

Marche Electrovanne M v (M 1.2) fréon 1

3.5. Mise en service - Avant de mettre l'installation en service, procéder au remplissage du ballon en ayant auparavant ouvert les robinets du circuit eau chaude, afin de purger l'air contenu dans les tuyauteries. - Pendant la phase de chauffe, de l'eau s'écoule de la vidange du groupe de sécurité, ce phénomène lié à la dilatation de l'eau est absolument normal. - Pour une eau réseau dite "dure" présentant des teneurs supérieures à TH 20°F, une formation trop importante de tartre peut être évitée en traitant l'eau d'alimentation. Toutefois, dans le cas d'un adoucisseur, la dureté de l'eau doit rester supérieure à TH 12°F. - Vérifier : 1) le fonctionnement du groupe de sécurité en basculant le robinet de vidange en position arrêt et réciproquement pour l'élimination des déchets éventuels. 2) l'étanchéité du joint de bride, resserrer si nécessaire en respectant le couple de 8 mN (WT 100 à 400 litres) et 30mN (WT 500 à 1000 litres).

3.6. Entretien 1. IMPORTANT : PÉRIODIQUEMENT (au moins une fois par mois), il est nécessaire de mettre pendant quelques secondes le groupe de sécurité en position de vidange. Cette manœuvre permet d'évacuer d'éventuels dépôts pouvant à la longue obstruer la soupape du groupe de sécurité. Le non respect de cette règle peut entraîner une détérioration de la cuve du ballon (non couvert par la garantie). 2. VIDANGER le ballon en cas de risque de gel dans le local. - Fermer l'arrivée d'eau froide. - Vidanger grâce au robinet du groupe de sécurité, en ayant ouvert un robinet d'eau chaude. - Protéger du gel le groupe de sécurité. - Pour remettre l'installation en service, voir ci-dessus. 3. DÉTARTRAGE - Cette opération doit être réalisée par un installateur agréé. A effectuer tous les 2 ans dans les régions où l'eau est particulièrement "dure" (> TH 15° Français). 4. VÉRIFICATION DE L'ANODE (WT 100 à 400 litres) - A vérifier tous les 2 ans par un professionnel.

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NOTICE D'INSTALLATION

LES ETATS DE LA MATIERE Tout ce qui est matière dans le monde peut exister que dans trois états: GAZEUX - LIQUIDE - SOLIDE Certaines substances peuvent adopter les trois états à différentes températures.

solidification

SOLIDE

condensation

LIQUIDE

fusion

GAZ

vaporisation sublimation

1) Loi de la fusion et de la solidification: Sous une même pression la température de fusion et la température de solidification sont identiques . Toujours sous une même pression, cette température reste constante durant toute la durée du changement d'état, (on constatera par contre une variation de volume).

2) La vaporisation: Elle peut s'effectuer sous deux formes: - Par ébullition, c'est à dire vaporisation d'un liquide avec formation de bulle au sein de ce liquide. - Par évaporation, c'est à dire avec formation de vapeur à la surface de ce liquide. Cette évaporation est d'autant plus rapide que: - la température est élevée, - la surface libre du liquide est grande, - l'atmosphere est sèche et renouvelée, - la tension de vapeur saturante du liquide est élevée. 21) Lois de l'ébullition: Sous une même pression, un liquide commence à bouillir à la même température. Pendant toute la durée de l'ébullition, la température reste constante si la pression reste constante.

22) point normal d'ébullition: C'est la température d'ébullition sous la pression atmosphérique. Si on veut diminuer la température d'ébullition, il faut diminuer la pression supportée par le liquide. Si on veut augmenter la température d'ébullition, il faut augmenter la pression supportée par le liquide.

151°C 100°C 68°C 12,7°C 6,7°C

Exemple de température d'ébullition de l'eau sous différente pression:

à à à à à

5 bars 1 bars 0,3 bars 0,015 bars 0,010 bars

Au niveau de la mer l'eau bout donc à 100°C, par contre en montagne à 3000 m elle boue à 89,4°C.

3) La condensation: On obtient la condensation d'une vapeur par deux moyens: -Par compression -Par refroidissement La plupart des gaz peuvent être liquéfiés sous l'action d'une pression croissante. Mais on obtient à une certaine pression un équilibre dynamique entre le liquide et sa vapeur. Chaque molécule de vapeur qui se condense implique la vaporisation d'une molécule de liquide. A cette pression de saturation correspond une température appelée température critique.

4) La sublimation: C'est le passage direct de l'état solide à l'état gazeux. Cette propriété n'appartient qu'à certain corps. Ce phénomène se produit à pression constante à une température bien déterminée. Exemple: la neige carbonique, la naphtaline.

5) Les différentes chaleurs et leurs significations: 51) La chaleur massique C'est la quantité de chaleur qu'il faut donner ou retirer à un corps de 1kg pour varier sa température de 1°C sans en modifier son état. Cette chaleur est différente selon l’état considéré. Exemple: l'eau c (pour la glace) = 2,09 kJ/kg°C c (pour l'eau) = 4,18 kJ/kg°C c (pour la vapeur) = 1,88 kJ/kg°C d’autres exemples:

c (pour le plomb) c (pour le cuivre) c (pour l’alcool)

= = =

0,12 kJ/kg°C 0,39 kJ/kg°C 2,46 kJ/kg°C

52) La chaleur sensible C'est la quantité de chaleur qui provoque une variation de la température d'un corps considéré, sans pour autant modifier l'état physique de ce corps. Q = m c ∆t Q = Chaleur totale (kJ) m = masse (kg) ∆t = température finale - température de départ (°C) c = chaleur massique du corps en son état (kJ/kg°C)

53) La chaleur latente C'est la quantité de chaleur qu'il faut fournir à un corps pour le faire passer d'un état physique donné à un autre état physique sans modifier sa température; ceci à pression constante. Q=m L On a LF (chaleur latente de fusion) et LV (chaleur latente de vaporisation). LF et LV s'expriment en kJ/kg. Exemple: l'eau

LF LV

= 335 kJ/kg 0°C à la P.atm. = 2245 kJ/kg 100°C à la P.atm.

D’autres exemples:

LV (pour l’alcool) LF (pour le plomb) LV (pour le R22) LF (pour l’aluminium) LV (pour l’éther) LF (pour le cuivre)

= 904 kJ/kg = 23 kJ/kg = 234 kJ/kg = 335 kJ/kg = 376,5 kJ/kg = 180 kJ/ kg

78°C à la P.atm. 327°C à la P.atm. -40°C à la P.atm. 658°C à la P.atm. 35°C à la P.atm. 1083°C à la P.atm.

6) Exemple de calcul: Nous avons 15 kg de glace à -10°C, nous voulons les porter à une température de 120°C. Quelle quantité de chaleur faut-il pour avoir de la vapeur à 120°C?

CHALEUR LATENTE Q2 Q4

Q1 = m c ∆t = 15 x 2,09 x (0- (-10)) = 313,5 kJ Q2 = m LF = 15 x 335 = 5025 kJ Q3 = m c∆t = 15 x 4,18 x (100- 0) = 6270 kJ Q4 = m LV = 15 x 2245 = 33675 kJ Q5 = m c ∆t = 15x. 1,88 x (120- 100) = 564 kJ QT = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 = 45847,5 kJ

CHALEUR SENSIBLE Q1 Q3 Q5

PRINCIPE DE LA REFRIGERATION

1) Généralités: Les liquides ont besoin pour se vaporiser d’une importante quantité de chaleur. Certains liquides ayant une température d’ébullition basse (le R12 à -29,8 C; le R22 à -40,8 C; le R 502 à -45,6 C) absorbent la chaleur des denrées ou autres matières pour changer d’état. C’est ce principe qui est généralement utilisé pour produire du froid. Réfrigérateurs, congélateurs, armoire frigorifiques, chambres froides, conteners, climatiseurs, fabriques de glaçons ect... possèdent tous un circuit fermé dans lequel circule un fluide frigorigène. Ce fluide subit des transformations importantes dans les appareils suivants: - l’évaporateur, - le compresseur, - le condenseur, - le détendeur.

2) Rôle des principaux organes d’un circuit frigorifique: 21) L’évaporateur: Il a pour but d’assurer la production frigorifique. C’est un échangeur thermique entre l’air ambiant de l’enceinte à refroidir et le fluide frigorigène en ébullition. C’est le changement d’état physique de vaporisation du fluide frigorigène dans l’évaporateur, qui absorbe la chaleur de l’enceinte à refroidir.

22) Le compresseur: Le compresseur a pour role de mettre en mouvement le fluide frigorigène. Pour cela, il aspire les vapeurs froides produites dans l’évaporateur, puis les refoule dans le condenseur. Il a aussi pour role, de comprimer ces vapeurs pour qu’elles puissent se condenser à température ambiante.

23) Le condenseur: Le condenseur a pour role d’évacuer d’une part la chaleur prise à l’évaporateur, d’autre part l’équivalent calorifique du travail de compression et parfois des effets joules. C’est un échangeur thermique entre le fluide frigorigène qui se condense et le médium de refroidissement (air ou eau).

24) Le détendeur: Comme le compresseur, c’est le point de séparation HP et BP. De plus, il doit laisser passer dans l’évaporateur, la quantité de liquide juste nécessaire qui doit être vaporisée dans l’évaporateur et qui peut être aspirée par le compresseur.

3) Schéma simplifié d’une installation: Le circuit frigorifique peut se diviser en deux parties bien distinctes Une partie haute pression (sortie compresseur, condenseur, entrée détendeur). Une partie basse pression (sortie détendeur, évaporateur, entrée compresseur).

C’est dans les échangeurs thermiques (évaporateur et condenseur) que s’effectuent les changements d’état. Il existe dans ces deux organes une relation pression température, ce qui permet de connaitre les températures d’ébullition et de condensation.

4) Circuit frigorifique:

COMPRESSEUR SEMI HERMETIQUE OU HERMETIQUE ACCESSIBLE

1) Conception: Le compresseur et le moteur d'entraînement sont groupés à l'intérieur d'un carter commun hermétique exempt de presseétoupe. .

L'utilisation d'éléments boulonnés nous permet d'obtenir une étanchéité uniquement statique ainsi que l'accessibilité. Le compresseur est prévu pour fonctionner avec tous les fluides frigorigènes. Cette réalisation offre des avantages certains: 1) par rapport au compresseur hermétiquement soudé: Remplacement aisé de toutes les pièces des organes d'entraînement. 2) par rapport au compresseur ouvert: Encombrement réduit, suppression du presse-étoupe et de l'entraînement par courroie. Le risque d'accident résultant d'un entraînement extérieur est limité.

2) Alimentation en huile:

Schéma n°1: Principe de réalisation des compresseurs à graissage par turbine disque avec moteur incorporé refroidi par air ou par eau.

Tous les compresseurs sont remplis en usines d'une quantité d'huile suffisante pour des conditions de fonctionnement normales. Pour les compresseurs de faible puissance (jusqu'à 4 CV environ), l'huile du carter est projetée dans un auget par une turbine, puis passe à l'intérieur de l'arbre, dont l'axe est percé.Elle parvient, sous effet de la force centrifuge, jusqu'aux paliers, et en passant par les perçages prévus sur les bielles, jusqu'aux axes des pistons.

2

4 Schéma n°2: Principe de réalisation des compresseurs avec pompe à huile et moteur incorporé refroidi par gaz aspiré.

3

1

Le schéma 2 montre un compresseur à 2 cylindres avec refroidissement par gaz aspiré. Sur les compresseurs refroidis par gaz aspiré, est montée une pompe à huile (4) entraînée par l'arbre. Un voyant (3) permet de contrôler le niveau d'huile à l'intérieur du carter. Le niveau d'huile normal correspond au milieu du voyant. La pompe travaillant dans les deux sens est protégée par un filtre à huile. La pression d'huile aval accessible par un raccord permet le branchement du pressostat d'huile dont l'autre soufflet se raccorde sur la BP. 4

1

2

3

Ces pompes sont généralement des pompes à engrenages internes. En fonctionnement, seule la roue à denture interne (2) est entraînée par l’arbre du motocompresseur, le pignon (3) monté fou sur l’axe excentrique (4) qui lui sert de support. La mise en rotation du pignon (3) provoque automatiquement l’orientation du support lunule (4) qui ne peut pivoter que de 180°. Un clapet de décharge limite la pression de lubrification. Pour assurer un fonctionnement sûr dans des conditions instables, il est recommandé de conserver le niveau maximum d'huile.

Un niveau trop bas, même temporaire, est néfaste pour le graissage et peut entraîner la détérioration des éléments tournants. Important: Pendant le fonctionnement des installations frigorifiques, une certaine quantité d'huile est entraînée dans le circuit par le fluide frigorigène. Cela peut provoquer un manque d'huile dans le compresseur. Il faut donc en tenir compte lors du remplissage du carter. Un perçage réalisé entre la chambre d'aspiration et le carter permet d'équilibrer la pression à l'intérieur du compresseur. La chambre d'aspiration en conçue de manière telle que l'huile ramenée par les gaz aspirés puisse se séparer et retourner au carter grâce à cet orifice (2). Le compartiment du moteur est séparé du carter. L'huile, qui se sépare du flux de gaz à l'intérieur du compartiment du moteur, peut retourner au carter par l'intermédiaire d'un clapet de retenue (1) monté sur la paroi de séparation.

3) Protection électrique: Les moteurs à courant triphasé équipant les compresseurs semi-hermétiques ont leurs enroulements statoriques équipés de trois sondes de température (thermistance ou thermorésistance) montées en série et reliées à la plaque à borne par deux fiches branchées au déclencheur du moteur. Exemple: KRIWAN

4) Refroidissement du moteur: 41) Sur les petites puissances (jusqu'à 4 CV): 411) Par air: La carcasse recouverte d'ailettes doit se trouver dans le courant d'air du ventilateur du condenseur. Dans le cas d'un condenseur à air éloigné ou d'un condenseur à eau, un ventilateur annexe sera installé. 412) Par eau: Un serpentin en tube cuivre enroulé entre les ailettes sera parcouru par l'eau du condenseur ou par de l'eau perdue (ou recyclée) dans le cas de condenseur à air. 42) Sur les moyennes et grosses puissances (supérieures à 4 CV): La vanne d'aspiration étant placée sur le flasque côté moteur, ce sont les vapeurs froides

(t° ≤ 27°C) qui baignent les enroulements avant de pénétrer dans la chambre d'aspiration de la culasse. En cas de température trop haute de la tête de culasse, il est possible de refroidir le compresseur par injection de fluide dans la ligne d’aspiration ou dans la chambre d’aspiration. (exemple du système DEMAND COOLING: lorsque la sonde vissée dans la culasse détecte une température de refoulement élevée, le module déclenche alors l’ouverture de l’injecteur. L’injection se fait après que les gaz aient refroidi le moteur et juste avant l’aspiration. Cette disposition permet de réduire la quantité de fluide injectée et garantie un rendement optimal).

5) Résistance de carter: En cas de basse température ambiante (hiver), au niveau du compresseur apparaît le risque de condensation des vapeurs dans le carter à l'arrêt de l'installation. Deux paramètres favorisent cette condensation à l'arrêt dans le carter: - la BP qui remonte, - la température des vapeurs qui s'abaisse. Lorsque ces valeurs (P et t°) permettent de vérifier voir de dépasser. La relation pressiontempérature du fluide, le changement d'état s'effectue (le fluide frigorigène à l'état vapeur se condense). Pour l'imiter ce risque, certains compresseurs sont livrés avec des résistances de carter ou avec une réservation dans le bas du bloc. Sous tension à l'arrêt du compresseur, elle maintient une température d'huile empêchant la condensation du fluide à l'état vapeur. En cas d’arrêt prolongé du compresseur il convient de mettre sous tension la résistance de carter, 3 heures avant la mise en fonctionnement du groupe frigorifique.

LE COMPRESSEUR HERMETIQUE Introduction: La recherche de la réduction des sources de fuites que sont les joints et la garniture d'étanchéité, ainsi que la présentation de plus en plus compacte du matériel frigorifique ont amené les fabricants à produire des compresseurs frigorifiques avec moteur et compresseur logé dans un même carter. Bien qu'ayant une petite cylindrée en début de gamme, (environ 2,5 cm3) la puissance frigorifique est relativement importante au vu de l'encombrement de ce type de compresseur.

1) Description: A l'extérieur: le compresseur se présente comme une enveloppe en acier constituée de deux parties soudées électriquement. L'enveloppe renferme le mécanisme et le moteur électrique. Deux tuyauteries d'aspiration (une pour les vapeurs aspirées l'autre pour raccorder le manomètre BP) et une tuyauterie de refoulement sont soudées sur l'enveloppe. Sur certains compresseurs, deux tuyauteries supplémentaires assurant le refroidissement d'huile sont soudées en partie inférieure du bloc. Un boîtier contenant les connections électriques du moteur assure le logement des organes de sécurité et de régulation électrique. A la partie inférieure trois ou quatre pattes de fixation sont soudées sur l'enveloppe. A l'intérieur:

Le compresseur de type alternatif à piston est accouplé directement sur l'arbre du moteur. La partie basse de l'arbre qui est creux plonge dans l'huile du carter. La partie haute comporte un mamelon sur lequel est monté l'ensemble bielle et piston. Le moteur électrique et le compresseur sont posés ou suspendus par des ressorts leur assurant une certaine mobilité à l'arrêt et au démarrage.

2) Refroidissement: Il est réalisé exclusivement par les vapeurs froides revenant de l'évaporateur. Ces vapeurs refroidissent directement le bobinage électrique et le compresseur. L'huile de lubrification pulvérisée sur la partie supérieure de l'arbre améliore le refroidissement de l'ensemble. Le refroidissement du compresseur hermétique peut-être complété par un flux d'air venant du condenseur ou d'un ventilateur annexe. Dans le cas de température élevée un serpentin de fluide précondensé vient refroidir l'huile en s'évaporant.

3) Lubrification: L'huile montant dans l'arbre commun et dans les bielles par des canalisations percées lubrifie les parties et les pièces en mouvement. Deux systèmes de lubrification existent: 31) Par ogive creuse: L'extrémité de l'arbre trempant dans l'huile est en forme d'olive ou possède une rondelle ailettée. Ces différents artifices, avec la vitesse de rotation font remonter l'huile par la force centrifuge par le trou foré au centre de l'arbre. Cette huile est distribuée par des orifices aux différents points de lubrification. L'excèdent d'huile est pulvérisée en fines gouttelettes par la partie de l'arbre et retombe sur le bobinage en le refroidissant. 32) Par tube excentré: Un tube creux est soudé sur l'extrémité de l'arbre et trempe dans l'huile. Rempli constamment d'huile, ce tube excentré par la force centrifuge alimente une rainure hélicoïdale qui distribue l'huile aux points de lubrification par différents orifices.

4) Moteurs électriques: Monophasé pour les petites puissances de 75 à 2250 watts ( 1/10 à 3 cv ). Triphasé de 860 watts à plus de 10 kw. 41) Moteur monophasé: Les moteurs asynchrones monophasés comportent tous pour les puissances qui nous intéressent, en plus du bobinage principal (P) un bobinage auxiliaire (A) couplé en parallèle avec le premier cité. Cette disposition à pour but de créer un champ magnétique tournant permettant au moteur de démarrer dans le sens de rotation prévu.

411) Raccordement électrique: L'isolement et l'étanchéité à travers l'enveloppe sont obtenus par des perles de verre coulées.

Composé de deux enroulements CP et CA repérés comme suit: borne C: fil COMMUN aux deux enroulements. borne P ou M: fil raccordant l'enroulement PRINCIPAL ou MARCHE. borne A ou S: fil raccordant l'enroulement AUXILIAIRE ou START

412) Repérage des enroulements: L'enroulement principal: CP dont la résistance varie suivant le type, est à peu près égale au 1/5 de la résistance de l'enroulement de démarrage CA. La somme des résistances relevée sur deux bornes P et A nous indique que la troisième borne est le COMMUN C. 413) Protection électrique: Un protecteur en série avec la borne C protège les deux enroulements. Placé à l'extérieur mais plaqué contre l'enveloppe, le protecteur du type à bilame réagit pour une élévation: - de l'intensité en ligne, - de la température de l'enveloppe.

Placé à l'intérieur et noyé dans le stator le protecteur du type à thermorésistance réagit pour une élévation de la température des enroulements. 414) Différentes causes d'ouverture de la protection électrique: - raccordement électrique défectueux créant une surintensité puis une surchauffe, - débit de fluide trop faible à l'aspiration ou température des vapeurs aspirées trop élevées entraînant un mauvais refroidissement de l'ensemble moteur compresseur, - blocage du compresseur par manque d'huile, - artifice de démarrage défectueux 415) Artifice de démarrage: L'enroulement auxiliaire: C.A. est mis sous tension un court instant à chaque démarrage par un des trois systèmes suivant: - système PTC à thermistance, - système avec relais d'intensité, - système avec relais de tension. Pour améliorer le couple moteur un condensateur est quelquefois monté en série avec l'enroulement de démarrage. Le couple de démarrage restant assez faible il est impératif que la HP s'égalise avec la BP avant chaque départ. Ceci est obtenu avec l'emploi de détendeur automatique possédant un léger bypassage permanent (ou d'un détendeur capillaire); d'un thermostat à différentiel supérieur ou égal à 7°C en élément. 42) Moteur triphasé: 421) Identique à un moteur triphasé commun, son repérage est simple. 422) Protection électrique: 1er type: Un protecteur interne ou externe en série sur chaque enroulement. 2ème type: Trois protecteurs internes montés en série ressortent de l'enveloppe par deux fiches et branchés sur un déclencheur câblé sur le circuit commande.

423) Les causes de coupures des protections: Elles sont identiques à celles rencontrées sur le motocompresseur monophasé, hormis l'artifice de démarrage défectueux.

5) Démarrage et protection des unités hermétiques: 51) Système P T C avec protecteur d'enroulement:

S M

Le relais de démarrage est remplacé par un semi-conducteur (thermistor) du P T C (PositiveTempérature-Coefficient). Le dispositif de démarrage P T C change de résistance en fonction de la température. Quand le compresseur démarre, le P T C est froid, sa résistance est faible et le courant passe à l'enroulement auxiliaire. Au bout de 2 secondes le courant a chauffé le P T C, de sorte que sa résistance a augmentée considérablement et que le courant le traversant a diminué de quelques milliampères, suffisant pour le maintenir chaud. L'enroulement auxiliaire est donc coupé. POUR UN P T C CHAUD: L'ENROULEMENT AUXILIAIRE EST COUPE. POUR UN P T C FROID: L'ENROULEMENT AUXILIAIRE EST ENCLENCHE. Ceci signifie que le P T C exige une durée de refroidissement convenable (5mn) donc le thermostat devra avoir un dt maintenant l'installation à l'arrêt au minimum 5 mn. NOTA: Ce type de compresseur ne doit jamais être mis en route sans son système PTC. Une plaque signalétique le rappelle: INTERNAL WINDING PROTESTOR NO START WITHOUT STARTING DEVICE

52) Relais de tension:

C

S

M

Le relais de tension est utilisé pour des puissances supérieures à 750 watts. Le fonctionnement de ce relais est basé sur le fait que la tension aux bornes de l'enroulement auxiliaire croît en fonction de la vitesse du moteur. A l'arrêt du moteur, le contact mobile de la bobine est fermé. Lors de la mise en route, la tension aux bornes de l'enroulement auxiliaire est insuffisante pour permettre à la bobine d'ouvrir son contact. La tension augmente régulièrement au fur et à mesure de l'accroissement de la vitesse du moteur.

Lorsque la vitesse nominale est atteinte, la tension est suffisante pour provoquer l'ouverture du contact et couper ainsi l'alimentation de l'enroulement auxiliaire. Lorsque le moteur tourne sur l'enroulement principal la tension diminue mais reste suffisante pour maintenir le contact ouvert. 53) Relais d'intensité:

C

M

S

Le relais d'intensité est utilisé pour des puissances inférieures à 750 watts. Le contact attiré par la bobine lors de la mise sous tension de l'enroulement principal, est relâché lorsque l'intensité a diminué (marche normale). L'alimentation de l'enroulement auxiliaire est coupée.

CALCUL DE LA PUISSANCE D’UN COMPRESSEUR 1) Caractéristiques géométriques: Elles découlent des dimensions du compresseur. 11) La cylindrée C correspond au volume des cylindres:

C=

πD 4

2

C: Cylindrée en cm3 D: Alésage du cylindre en mm l: Course du piston en mm N: Nombre de cylindres

x l x N x 10 −3

12) Le volume horaire balayé correspond au volume balayé par les pistons pendant 1 heure:

Vbal = C x n x 60 x 10

−6

Vbal: Volume balayé en m3/h C: Cylindrée en cm3 n: Vitesse de rotation en tr/mn 60: convertion des heures en mn

2) Caractéristiques thermiques: Elles découlent du fluide utilisé. 21) Le volume aspiré horaire Vasp. correspond au volume de vapeurs aspiré pendant une heure.L'aspiration a lieu pendant la course utile c.u.:

CYL.UT . =

π D 4

2

x c. u. x N x 10 −3

CYL.UT.: Cylindrée utile en cm3 c.u.: Course utile en mm D: Alésage du cylindre en mm N: Nombre de cylindres

Vasp: Volume aspiré horaire en m3/h Cyl.ut.: Cylindrée utile en cm3 n: Vitesse de rotation en tr/mn Vasp = Cyl. ut . x n x 60 x 10 −6

Le volume aspiré horaire est toujours plus faible que le volume balayé horaire. On peut donc en déduire une nouvelle caractéristique

22) Le rendement volumétrique ηv correspond au rapport du volume aspiré horaire sur le volume balayé horaire:

ηv =

Vasp c. u. c. u. = = Vbal l c. u. + c. n.

c.u.: Course utile c.n.: Course nuisible l: course piston (pmh/pmb)

23) Le débit masse du fluide: nombre de kg de fluide ayant circulé dans le compresseur en une heure: qm =

Vasp v'

qm: Débit masse en kg/h Vasp: en m3/h v’: Volume massique du fluide à l'aspiration en m3/kg

24) Le taux de compression correspond au rapport de la pression de refoulement sur celle d'aspiration en valeurs absolues

Τ=

Pk P0

Pk: Pression absolue de condensation en bar Po: Pression absolue d'évaporation en bar

Ce taux variant en sens inverse du rendement volumétrique. En considérant cette variation linéaire cela donne

ηv = 1 − 0,05 xΤ

3) Diagramme de clapeyron: Le diagramme de Clapeyron permet de connaiter la pression règnant dans le cylindre en fonction de la position du piston (fig. 30). Deux facteurs peuvent faire modifier le rendement volumétrique. Ceux-ci sont apparents sur le diagramme de Clapeyron. - Le facteur mécanique proportionnel à l'espace nuisible (fig. 31). - Le facteur pressostatique est proportionnel au taux de compression (fig. 32).

4) Puissance frigorifique: La puissance frigorifique du compresseur doit etre normalement égale à celle produite à l'évaporateur. Elle dépend: - de la température d'évaporation, - de la température de condensation, - de la vitesse de rotation, - du fluide utilisé.

Φ0 =

qm x ∆h 3600

φo = Puissance frigorifique en (x) qm = Débit masse en kg/h ∆h = Quantité de chaleur absorbée par kg de fluide à l'évaporateur en kJ/kg qom = Production frigorifique massique

qm =

Φ0 Φ qm = 0 ∆h q0m

EXEMPLE DE CALCULDE PUISSANCE D'UN COMPRESSEUR Données imposées Température ambiante extérieure: Température ambiante intérieure: ∆t évaporateur: ∆t condenseur: Fluide: Compresseur:

Surchauffe aspiration: Sous refroidissement:

+25°C 0°C 10 K 10 K R 12 2 CK 34 710 tr/mn alésage: 34 mm course: 30 mm nbre de cylindre: 2 5°C 5°C

1) Tracer du cycle frigorifique sur le diagramme enthalpique: Température de condensation Tk = 25 + 10 = 35°C Pression de condensation Pk: lecture sur diagramme: 8,45 b Température d'évaporation To = 0 - 10 = -10°C Pression d'évaporation Po: lecture sur diagramme: 2,2 b Volume massique v': lecture sur diagramme ou dans les tables du R12 v'= 0,078 m3/kg Enthalpies: h1 = 350 kJ/kg h2 = 228 kJ/kg

2) Calculs et solutions: 21) Cylindrée du compresseur: π D2 3.14 x 3. 4 2 C= xl x N = x 3 x 2 = 54 , 44 cm3 4 4 22) Volume balayé horaire: Vbal = C X n x 60 x 10−6

= 54. 44 x 710 x 60 x 10−6 = 2, 31m3 / h 23) Taux de compression: Pk T= en valeur absolue Po 8. 45 T= = 3, 84 2. 2

24) Rendement volumétrique: ηv = 1 − 0, 05 T 8, 45 ηv = 1 − 0, 05 2, 2 ηv = 0, 807 ≈ 0, 81 25) Volume aspiré horaire: Vasp ηv = ⇒Vasp = η xVbal Vbal Vasp = 0, 81 x 2 , 31 Vasp = 1, 871 m3 / h

26) Masse aspirée horaire: volume massique = v' = 0,078 m3/kg 1 masse volumique = = 12 , 82 kg / m3 0, 078 Masp = Vasp x masse volume Masp = 1, 871 x 12, 82 = 23, 968 kg / h 27) Puissance frigorifique: débit masse Vasp 1, 871 qm = = = 23, 987 kg / h v' 0, 078 Φ o = qm ∆h = 23, 987 ( 350 − 228 ) = 23, 987 x 122 = 2926 KJ / h RAPPEL: kcal/h = 1,163 W = 4,18 kJ/h W = 0,864 kcal/h = 3,6 kJ/h kJ/h = 0,239 kcal = 0,278 W

LES EVAPORATEURS 1) Généralités: 11) Rôle: C’est un échangeur dans lequel le fluide frigorigène liquide, après détente, est évaporé à température constante en prélevant de la chaleur au milieu ambiant à refroidir.

L'évaporateur doit assurer le passage du flux calorifique provenant du médium à refroidir au fluide frigorigène ceci ce faisant à température constante (R12 - R22 - R502) par libération de la chaleur latente de vaporisation. L'absorption de ce flux calorifique ne nécessite pas de zones fonctionnelles contrairement au condenseur car le fluide est déjà détendu et à température d'évaporation. Nous voyons sur le schéma ci-dessus que l'évaporateur est rempli d'un mélange hétérogène de liquide et de vapeur, mélange d'autant plus riche en vapeur que l'on s'éloigne du point d'injection 12) Transmission de la chaleur: Une bonne transmission thermique de l’évaporation assure une faible différence de température (∆θ ) afin de rapprocher la température ambiante de l’enceinte de la température de vaporisation du fluide. 121) Mode de transmission de la chaleur: Considérons un tube d'évaporateur en coupe,nous avons quelle que soit la position de cette section: A l'intérieur du tube: le fluide frigorigène sous forme de mélange liquide-vapeur à titre variable mais à température constante θo A l'extérieur du tube: le médium à refroidir qui circule au droit de cette section à une température θf (les fluides circulant généralement à contre courant). Séparant les deux courants fluides: une paroi métallique d'épaisseur e mm baignée sur ces deux surfaces par des fluides en circulation dont les températures en tout point de l'évaporateur sont telles que θf > θo.

Dans ces conditions nous nous retrouvons au point de vue transmission de chaleur en présence d'un "mur homogène" et l'échange se fera: - par convection du fluide frigorigène à la surface interne du tube, - par conduction à travers la paroi, - par convection de la surface extérieure du tube au médium à refroidir. En pratique les conditions sont telles que la paroi interne sera tapissée par un film d'huile d'une part et d'autre part nous observerons la présence de givre sur la surface extérieure du tube. En réalité notre "mur homogène" est donc un "mur composé". L’échange thermique se fait par: - convection du fluide à la surface de l’huile tapissant le tube, - conduction à travers la paroi composée de l’huile, du tube et du givre, - convection de la surface extérieure du givre à l’air ambiant, - dans les conditions de fonctionnement ci-dessus nous appellerons: hcf: convection du fluide, e1 λ1, e2 λ2 les différentes épaisseurs et leur coeff. de conductibilité, e3 λ3, hcm convection de la surface externe. Le coefficient global de transmission pouvant s'écrire: 1 1 e 1 =R= +∑ + λ hcm K hcf Evaporateurs: coefficients globaux de transmission: K TYPES à serpentin Refroidisseur

à immersion

à grilles intensifs

K W/m2°K 70 à 95 230 à 290 400 à 470 580

de à ruissellement

liquides

930 à 1400

multitubulaires à calandres

horizontaux dry-ex verticaux

460 à 700 930 à 1200 820 à 1400

plaques eutectiques

eau ou saumure

35 / 95

circulation d'air naturelle

tubes ailettés

7à9

plaques eutectiques

Refroidisseur de gaz

6à8

circulation d'air forcée

122) Détermination du ∆θ:

tubes ailettés

16 à 24

L’échange de chaleur au niveau de l’évaporateur à lieu entre le fluide se vaporisant à température constante θo et un fluide (liquide ou gaz) se refroidissant de θe à θs ce que nous pouvons représenter schématiquement par la fig. ci-après:

Dans les conditions indiquées nous voyons que l'écart moyen sera égal à la moyenne des écarts extrêmes - soit l'écart d'entrée ∆ θe = θe - θo, - soit l'écart à la sortie ∆ θs = θs - θo. ∆θe + ∆θs 2 θe − θo + θs − θo θe + θs ∆θ = = − θo 2 2 θe + θs si = θmon a ∆θ = θm − θo 2 ∆θ = valeur de l'écart moyen

L'écart moyen ∆ θ est égal à la différence entre la température moyenne du fluide à refroidir et la température de vaporisation. Ecart moyen logarithmique: Lorsque les valeurs de ∆ θe et ∆ θs s'éloignent l'une de l'autre l'utilisation de l'écart moyen arithmétique peut conduire à la détermination de surface d'échange insuffisante. Cet écart étant supérieur à l'écart réel qui est l'écart logarithmique. Il a pour valeur en prenant ∆θmax et ∆θmin les écarts entre les fluides:

∆ϑ max − ∆ϑ min ∆ϑ max In ∆ϑ min ∆ϑ max ∆ϑ max avec In = 2 , 30 log Λϑ min ∆ϑ min ∆m =

D'autres procédés comme la formule empirique de Baser où le monogramme de Mehner peuvent aider à calculer cet écart. Formule de BASER: ∆θm= (

3

∆θ max + 3 ∆θ min 2

)3

Suivant le calcul employé pour cet écart moyen une variation de 1°C peut amener à une erreur de 30% sur la puissance de l'évaporateur Grandeurs caractéristiques d’évaporateur: φo = K S ∆θ - φo:est la puissance frigorifique de l’évaporateur en W, - K: caractéristique de l’évaporateur, nous indique la quantité de chaleur qu’il peut absorber par m² de surface, par seconde, par degré d’écart en W/m²°K, - S: surface totale de transmission de l’évaporateur en m², - ∆θ: différence de température entre la température ambiante intérieure et la température de vaporisation. ∆θ = θa - θe en °K (degré Kelvin). K et S: leurs valeurs sont fixées et déterminées par la conception de l’évaporateur. θ: ses valeurs oscillent autour d’une donnée moyenne déterminée par la conception de l’évaporateur a: Evaporateur refroidisseur d’air: le ∆θ diminue pour une ventilation supérieure et inversement. b: Evaporateur refroidisseur de liquide: le ∆θ diminue pour un débit du liquide à refroidir inférieur et inversement.

2) Evaporateur refroidisseur d’air: Installé dans les enceintes à température positive et négative, ils peuvent être: 21) à circulation naturelle: 211) à ailettes: Constitué de tube lisse et serti d’une multitude d’ailettes augmentant la surface d’échange, K de 6 à 8 w/m²K (Watt/mètre carré.degré Kelvin).

212) Roll Bond: Fabriqué à partir de deux feuilles d’aluminium laminées dont une est recouverte d’une pâte spéciale figurant le tracé du circuit. La pâte est ensuite chassée et le circuit fermé gonflé hydrauliquement pour obtenir un circuit.

∆θ de 18 K.

213) à plaque eutectique: Constitué d’un caisson en tôle parcourue par un serpentin de fluide frigorifique baignant une saumure remplissant le caisson à 80%. Utilisée essentiellement dans les conteneurs, elle permet entre deux fonctionnements un arrêt prolongé de l’installation frigorifique sur le terrain et durant un transport de vivres. Pendant le fonctionnement de l’installation, la saumure doit se congeler complètement. La température de solidification inscrite sur la plaque eutectique se situe entre - 1°C et -26°C ∆θ = 3 à 5°C. A l’arrêt, la décongélation de la saumure, de par sa chaleur latente de fusion, permet un refroidissement prolongé des denrées. Le ∆θ entre la plaque et l’ambiance est difficilement contrôlable et maintenu.

22) à circulation forcée: L’évaporateur à ailettes est équipé d’un ventilateur qui augmente le débit d’air sur une partie des ailettes abaissant le ∆θ et augmentant le coefficient K. 221) à air forcé: Les évaporateurs sont entièrement carénés, la totalité du serpentin est influencée par le flux d’air.

Position des tubes: Afin de ne pas avoir des circuits d'air privilégiés et d'autres peu intéressés par la surface froide représentée par les tubes et les ailettes cas de la fig.1 on a été amené comme sur la fig.2 à disposer les tubes en quinconce par rapport au sens de circulation de l'air. La turbulence ainsi créée par le choc des filets d'air sur ces surfaces solides et les remous qu'elle entraîne sont des facteurs favorables à l'augmentation du coefficient extérieur de transmission par convection.

fig. 1

fig.2

Ecartement des ailettes Les procédés automatiques et cycliques de dégivrage permettent de réduire l'écartement des ailettes. Les écartements, variables suivant les constructeurs, s’echelonnent de 4 à 16 mm. Ainsi peut-on trouver dans une chambre positive un évaporateur dont les ailettes ont un écartement moyen si les denrées dégagent beaucoup de vapeur d'eau et dans une négative un évaporateur dont les ailettes ont un écartement faible car dans ce cas les denrées surgelées et emballées ont une émission de vapeur d'eau pratiquement nulle et l'évaporateur sera équipé d'un système de dégivrage automatique. ECART DE TEMPERATURE RECOMMANDE POUR LES EVAPORATEURS A AIR Les écarts de températures influencent l'humidité relative d'un local réfrigéré Le tableau suivant donne une idée pratique de l'écart de température à observer suivant la catégorie de produit à conserver et le mode de circulation de l'air

Mode de circulation de l'air Températures POSITIVES

CATEGORIE CATEGORIE CATEGORIE CATEGORIE 4 3 2 1

PULSE

3 à 5° C

5 à 7° C

7 à 9° C

NATUREL

8 à 10° C

10 à 12° C

12 à 15° C

9 à 12°C et au dessus

15 à 20°C

Températures NEGATIVES

Mode de circulation de l'air

produits congelés ou à congeler NON EMBALLES

Produits congelés ou à congeler EMBALLES

PULSE

5 à 6° C

7 à 8° C

Sur le document suivant nous avons classé par catégorie les denrées en fonction de leur humidité relative

CATEGORIE 1 TRES HAUTES humidités relatives (environ 90 à 95 %)

- Certains fromages (StNectaire St Gorlon) - certains légumes (en particulier: épinards laitues choux de bruxelles rutabagas) - Poissons frais - Pâtes à pain - Beurre non emballé Certains fruits en stockage de longue durée

CATEGORIE 2 HAUTES humidités relatives (environ 85 à90 %)

- Viandes fraîches conditionnées ou en carcasses - Lapins - Jambon frais - Longes fraîches - Huîtres - certains fruits (en particulier pommes poires groseilles vertes) en stockage moyenne durée - Agrumes - La plupart des légumes (betteraves rouge carottes choux haricots verts) - Fleurs coupées - Oeufs en caisses à claire-voie - Bière en fûts de bois - Certains fromages

CATEGORIE 3 MOYENNES humidités relatives (environ 80 à 85 %)

- Denrées diverses (restaurants) - Poissons sans glace - Viande en quartiers - Oignons - Volailles fraîches - Fruits ayant une peau relativement épaisse (coing,melon)

CATEGORIE 4 FAIBLES humidités relatives (environ 75 à 80 %)

- Viandes fruits légumes poissons.séchés - Lait - Crèmes - Conserves - Confitures - Boissons en bouteilles ou en fûts métalliques - Laitages - Et en général tous les produits protégés par une enveloppe étanche à l'air

Ecartement des ailettes: L'écartement des ailettes d'un évaporateur dépend de plusieurs critères: - des conditions de fonctionnement de l'évaporateur, - des fréquences de dégivrages de l'installation,

- de la nature des denrées refroidies. 222) Les conditions de fonctionnement de l'évaporateur: 1- Température des ailettes: - la température des ailettes peut-être supérieure ou inférieure à 0°C, - si θ ailettes < 0°C présence de givre possible. 2- Débit d'air des ventilateurs: Pour permettre un débit d'air des ventilateurs correct sans trop de pertes de charges il est nécessaire de prévoir un espacement minimum. 3- Les fréquences de dégivrages: Si on prévoit un dégivrage périodique fréquent on peut prévoir un écartement des ailettes plus faible. Choix d'écartement des ailettes: Si l'on reprend le tableau précédent on peut donner un ordre de grandeur de l'écartement à adopter pour des températures normales de conservation ( θ > 0°C ). - Catégorie 1 (90 à 95% d'humidité relative) 10 à 12 mm - Catégorie 2 (85 à 90% d'humidité relative) 7 à 10 mm - Catégorie 3 (80 à 85% d'humidité relative) 5,5 à 6,5 mm - Catégorie 4 (75 à 80% d'humidité relative) 4,5 à 5,5 mm Différents types existent: - Evaporateur plafonnier ou mural - Evaporateur à buse: K = 11 à 18 w/m².K

3) Evaporateur refroidisseur de liquide: 31) Evaporateur immergé: Utilisé sur des refroidisseurs d’eau de saumure et les fabriques de crème glacée. 32) Refroidisseur d’eau et de saumure: L’évaporateur, en général un serpentin à tube lisse, est placé au sein du liquide à refroidir. ∆θ total de 4 à 6 K.

33) Fontaine réfrigérante (de certains types): Deux serpentins baignent dans un bac d’eau “médium”, le premier serpentin constitue l’évaporateur, le second le tube d’alimentation d’eau réfrigérée.

∆θ total 14 à 20 K.

34) Fabrique de crème glacée: L’évaporateur en forme de serpentin est immergé dans une saumure “ex: glycol” dans laquelle baigne le bol de fabrication de crème glacée. La température de congélation de la saumure se situe très en dessous de la température d’évaporation. ∆θ total (réfrigérant-crème glacée): 14 à 20 K

4) Entretien des évaporateurs: Le dégivrage complet et périodique voit sa fréquence et sa durée déterminées par le dépôt de givre et de glace sur l’élément. - L’écoulement des eaux de dégivrage doit rester libre, - le bon fonctionnement des motoventilateurs doit être vérifié, - faire maintenir une bonne circulation d’air autour de l’évaporateur, - proscrire l’empilement de caisses devant l’élément, - laisser le taux d’hygrométrie de l’enceinte favorisant la condensation et le givrage en proscrivant le stockage des liquides non bouchés et des denrées chaudes (plats cuisinés).

5) Montage de l’évaporateur: A l’installation, éviter les ponts thermiques en utilisant des matériaux isolants, (tige filetée en nylon) pour traverser les parois. Il faudra choisir judicieusement l'emplacement de ce module porter une grande attention au stockage afin de permettre une circulation d'air optimale. Une attention toute particulière sera portée sur les écoulements (tubes pente isolation) des eaux de dégivrage ainsi qu'au dégivrage proprement dit.

6) Puissance:

La puissance frigorifique des évaporateurs est donnée par la formule Φ = K.S.∆ϑ. Celle-ci est fonction du ∆ϑ de l’évaporateur et donc de la température d’évaporation. Les constructeurs donnent pour chaque évaporateur les puissances pour une température d’évaporation et un ∆ϑ (voir tableau). Température d’évaporation

R 12 R 22

EVAP 1 5,30 W 5,44 W

∆ϑ 8°C

- 8°C EVAP 2 10,21 W 10,44 W

liquide +30°C EVAP 3 15,46 W 15,91 W

EVAP 4 17,65 W 18,26 W

Les valeurs de puissances peuvent être reportées sur un diagramme Φ = f (ϑo). Il permettra de relever la puissance frigorifique pour des températures d’évaporation autres que celles données par le constructeur En reprenant l’exemple du tableau ci-dessus on trace la courbe correspondant à la valeur donnée dans le tableau

Si on désire connaître la puissance frigorifique pour une autre température d’évaporation ou un autre ∆t, il suffit de tracer une parallèle à la droite de référence voir graphe ci-dessous. b: ϑo = - 5°C ∆ϑ = 8°C → Φ = 15,46 kW c: ϑ0 = - 8°C ∆ϑ = 5°C → Φ = 9,8 kW

LES CONDENSEURS

1) Généralités : 11) Rôle : C’est un échangeur dans lequel le fluide frigorigène gazeux, après compression, est condensé à température constante en libérant dans le médium (air ou eau) la chaleur récupérée à l’évaporateur plus la chaleur de compression. Le condenseur se divise en trois parties délimitées par les paramètres de fonctionnement : - la zone de désurchauffe, - la zone de condensation, - la zone de sous refroidissement.

12) Transmission de la chaleur : Le problème est le même que pour l’évaporateur, la bonne transmission thermique assure une faible différence de température (∆θ) afin de rapprocher la température de condensation du milieu ambiant. 13) Mode de transmission de chaleur : Bien que chaque zone de travail du condenseur possède un coefficient de transmission propre, le processus de transmission du fluide frigorigène au médium de condensation est identique.

Considérons un tube de condenseur en coupe. A l'intérieur du tube nous avons un fluide frigorigène en circulation a une température θk A l'extérieur le médium de condensation (air ou eau) a une température θme. En tout point de l'appareil nous aurons θk > θme

Le problème de transmission de chaleur est celui dit"du mur homogène" l'échange se fera : - par convection du fluide à la surface interne du tube, - par conduction à travers la paroi du tube, - par convection de la surface externe du tube au médium de condensation. En pratique les conditions de fonctionnement sont telles que malgré les précautions prises nous avons toujours de l'huile à l'intérieur du circuit et de la poussière ou du tartre à l'extérieur. Ces éléments augmenteront l'épaisseur de la paroi de séparation et réagiront au passage du flux calorifique en fonction de leur épaisseur. L'échange se fera en réalité : - par convection du fluide à la surface du film d'huile, - par conduction à travers l'huile le tube la poussière (le tartre), - par convection de la surface externe de la poussière au médium de condensation.

Dans les conditions de fonctionnement ci-dessus nous appellerons - hcf : convection du fluide, - e1 λ1, e2 λ2, e3 λ3 les différentes épaisseurs et leur coeff de conductibilité, - hcm convection de la surface externe. 1 1 e 1 le coefficient global de transmission pouvant s'écrire : =R= +∑ + λ hcm K hcf 14) Grandeurs caractéristiques du condenseur : φk = K x S x ∆θ φk = quantité de chaleur à évacuer au condenseur en W K = caractéristique du condenseur, nous indique la quantité de chaleur qu’il peut dissiper par m² de surface et par degré d’écart (∆θ) en W/m²K ou en Kcal/m²hK. S = surface totale de transmission du condenseur en m², ∆θ = température de condensation - t° de l’air ou de l’eau (médium), a - la température de l’air ambiant extérieur pour les condenseurs à air, b - la température d'entrée de l'eau pour les condenseurs à eau. K et S = leurs valeurs sont fixes et déterminées par la conception du condenseur. ∆θ = ses valeurs oscillent autour d’une donnée moyenne déterminée la conception du condenseur. a- ∆θ diminuant pour une ventilation supérieure du condenseur et inversement (condenseurs à air), b- ∆θ diminuant pour un débit d’eau supérieur et inversement (condenseurs à eau). Le transfert du flux calorifique sera différent suivant les zones d'où variation du coefficient de transmission de chaleur. Le calcul du coefficient global se fera comme pour l'évaporateur. Le K constructeur étant un K moyen on tiendra surtout compte du médium et de la surface d'échange.

L'absorption du flux calorifique dû à la désurchauffe, condensation, sous refroidissement ne peutêtre réalisée par le médium de condensation que: - par élévation de sa température (absorption de chaleur sensible), - par changement partiel d'état physique (chaleur latente de vaporisation). D'où le classement suivant des condenseurs: à circulation d'air naturelle à air à circulation d'air forcée à chaleur sensible à eau

à immersion à double tube et contre courant à calandres (multitubulaires horizontaux)

condenseurs

atmosphériques à chaleur latente

à calandres (multitubulaires verticaux à ruissellement simple

à ruissellement et contre courant

à évaporation forcée

evapo-condenseurs

2) Condenseur à air : On utilise l’air ambiant pour absorber la chaleur que le condenseur doit dissiper. L’air a une très faible chaleur massique : Cpas = 1,02 kJ/kg°K. (ou 0,28 Wh/kg ) Le coefficient K en W/m².K est faible lorsque l’un ou les deux fluides sont des vapeurs. Ces deux caractéristiques font que : S = la surface d’échange du condenseur doit être importante, le volume d’air cyclé sur le condenseur doit être important, ceci implique des appareils rapidement encombrants équipant seulement les installations ménagères et commerciales. 21) Condenseur à air à circulation naturelle : Ce type de condenseur équipant certaines armoires ménagères est constitué d’un serpentin recouvert de treillis de fil métallique soudé ou d’une feuille de tôle ajourée formant ailette.

∆θ = 20 K

22) Condenseur à air à circulation forcée :

Lorsque la surface du condenseur est trop importante, il est indispensable d’utiliser une ventilation. La constitution du condenseur est identique à celle de l’évaporateur, c’est un tube lisse serti d’une multitude d’ailettes augmentant la surface d’échange. Le condenseur est ventilé par une hélice montée en bout d’arbre pour les groupes ouverts ou par un ou plusieurs motoventilateurs sur les groupes hermétiques. Circulation de l'air : Pour une vitesse moyenne w m/s de circulation de l'air sur le faisceau de condensation le sens de circulation de l'air parait indifférent quant à la valeur de K Ces hypothèses théoriques le choix du sens (soufflant ou aspirant) se fera de manière à obtenir le rendement maximum du condenseur qui se traduira par l'obtention de la température de condensation la plus basse possible.

Il apparaît donc qu'il faille éviter une fuite importante des filets d'air à la périphérie des pâles du ventilateur. L'hélice sera placée près du faisceau ailetté, le débordement des flasques du condenseur et de la tôle de dessus limitant les fuites (fig.1).

fig.1 Dans le cas d'un ventilateur aspirant il n'est plus possible de placer l'hélice devant le faisceau sans guide d'air car les risques d'aspirations parasites sont importantes. Celles-ci augmentant avec l'éloignement de l'hélice par rapport au faisceau (fig.2).

fig.2 Il faudra alors disposer devant le faisceau de condensation une calandre formant chambre de

dépression et servant de guide aux filets d'air permettant ainsi de faire passer la totalité du volume brassé sur le condenseur (fig.4).

fig.4

Cette même disposition pourra être adoptée avec un ventilateur refoulant. La calandre devient alors chambre de pression. La circulation de l'air étant schématisée par la fig.3.

fig.3

Le choix des ventilateurs et surtout le nombre ont eux aussi une importance capitale. Considérons deux condenseurs de même surface d'échange mais de section frontale proche du carré (fig.5) et rectangulaire (fig.6):

fig.5

fig.6

Ayant même surface ces deux condenseurs pouvant évacuer le même flux thermique nécessiteraient logiquement le même débit d'air donc le même ventilateur. En réalité nous constatons que compte tenu de la conception de ces condenseurs les zones mal ventilées sont très importantes sur le second.

Ceci nous imposera pour revenir dans des conditions de travail identiques au premier condenseur et d'améliorer la circulation de l'air d'augmenter le nombre de ventilateur et d'obtenir le résultat représente par la fig.7.

fig.7

Le sens de rotation de l’hélice doit être respecté pour brasser l’air avec la partie concave des pales.Pour certains ventilateurs aspirants le flux d'air pourra servir à refroidir le moteur électrique et le groupe. ∆θ = 15 K

3) Condenseur à refroidissement par eau : Technologiquement, les condenseurs à eau offrent plus de diversité que les condenseurs à air. Le coefficient K est amélioré, le refroidissement étant assuré par un liquide et la chaleur massique de l’eau est de : 4,18 kJ/kg°K (ou 1.16 wh/kg, 4 fois supérieure à l’air). Grâce à ces deux qualités, la dimension d’un condenseur à eau à puissance égale sera nettement plus petite que celle d’un condenseur à air, K étant amélioré de 10 à 30 fois. Contrairement à l’air, l’eau n’est pas gratuite, son débit à l’intérieur du condenseur sera limité. Le ∆θ voisin de 15K verra sa valeur changée suivant le débit d’eau. A titre indicatif, on peut relever l’élévation de la température de l’eau à l’intérieur du condenseur, cet échauffement est compris entre 7 et 12 K. (7 K = débit élevé - 12 K = débit faible). 31) Condenseur à double tube et contre-courant: Pour permettre un bon échange, deux tubes concentriques sont parcourus, l’un par l’eau, l’autre par le réfrigérant. L’échange thermique est amélioré par la circulation des deux fluides à contre-courant. L’eau froide pénètre dans le condenseur ou sous refroidissement et ressort réchauffée par la zone de surchauffe. FLUIDE

Le réfrigérant passe en périphérie profitant du refroidissement de l’eau à l’intérieur et de l’air à l’extérieur.

EAU

32) Condenseur à immersion : Constitué d’une bouteille faisant également office de réservoir de liquide.

33) Condenseur multitubulaire : Comme sur le condenseur à double tube et contre-courant, on utilise le phénomène de contrecourant pour les fluides mais le deuxième serpentin est annulé.

34) Condenseur à ruissellement :

Afin de réduire la dépense d’eau en conservant un fonctionnement satisfaisant du condenseur, on cherche à utiliser non seulement la chaleur SENSIBLE due au réchauffement de l’eau, mais également la chaleur latente (de beaucoup plus importante) due à l’évaporation de cette eau. Ces deux quantités de chaleur (sensible et latente) sont enlevées au fluide qui se condense. Un ventilateur améliore l’échange thermique (eau-réfrigérant). L’eau circule en circuit fermé, ce système présente deux avantages : - on peut augmenter le débit d’eau pour diminuer le ∆θ, - la consommation d’eau se limite au complément due à l’évaporation.

Condenseur atmosphérique à évaporation forcée

Aéroréfrigerant

4) Entretien : 41) Condenseur à refroidissement par air : - dépoussiérage à l’air comprimé, - nettoyage éventuel au solvant (White Spirit), - redressement des ailettes, - vérification du centrage de l’hélice du ventilateur, - vérification du sens de rotation de l’hélice pour brasser l’air avec la partie concave des pôles. 42) Condenseur à refroidissement par eau :

- rinçage du circuit eau par un solvant, - détartrage mécanique ou par détartrant, - vérification du bon débit d’eau: si le débit est faible: le ∆θ augmente, si le débit est élevé: le coût s’élève.

LES FLUIDES FRIGORIGENES

QUEL AVENIR POUR NOTRE

PLANETE...

1) Sécurité d’emploi: 11) Toxicologie: AEL: Limite Admissible d’Exposition. Avant d’être commercialisé, le fluide frigorigène subit une série de test pour déterminer son degré de toxicité. La connaissance de la toxicité permet de déterminer l’AEL c’est à dire la quantité maximum de fluide qui pourra être mélangé à l’air sans provoquer la moindre gêne à une personne qui le respire pendant 8 heures. Plus l’AEL est faible plus le fluide est toxique. L’AEL est donné en ppm (correspond à des mg/kg ou encore à des cm3/m3). 12) Environnement ODP: Potentiel de Destruction de l’Ozone Les fluides qui s’échappent dans l’air ambiant sont entraînés vers le haut et finissent par atteindre la couche d’ozone. Une fois là-haut, sous l’effet du soleil, les molécules de fluide se décomposent et libèrent leurs atomes de chlore. Le chlore, sous l’influence des rayons solaires, agit sur la couche d’ozone stratosphérique et la détruit.

Qu'est ce que la couche d'ozone? Située dans la stratosphère à une cinquantaine de kilomètres de la Terre, la couche d'ozone (O3) a pour rôle de filtrer les rayons ultra violet émis par le soleil et de ne laisser passer que les UV "inoffensifs" pour l'homme. Une diminution ou une disparition de la couche d'ozone aurait des conséquences graves, la plus sérieuse étant l'augmentation du nombre de cancer de la peau chez les humains. ( doc Du Pont )

Le chlore et la couche d’ozone: Les HFA (CFC et HCFC) contiennent du chlore, lorsqu’ils arrivent dans la stratosphère sont décomposés par la lumière. Les atomes de chlore formés agissent sur l’ozone en le transformant en oxygène moléculaire (O2) et oxyde de chlore (CLO). Un atome de chlore peut détruire des milliers d’atomes d’ozone (de 10 000 à 100 000).

( doc Du Pont )

La nouvelle génération de fluides est composée de produits sans chlore et chaque fluide est dorénavant doté d’un indice ODP correspondant à sa faculté à détruire l’ozone. L’ODP est égale à zéro pour un fluide sans action sur l’ozone.

Effet de serre: (chaleur piégée par le CO²). Les rayonnements solaires sont convertis en chaleur au contact de la terre. Une partie de cette chaleur est renvoyée vers l'espace sous forme de rayons IR. Certains gaz ne laissent pas passer ces radiations et renvoient celle-ci vers la terre. La chaleur est donc piégée comme dans une serre. ( doc Du Pont )

Si aucune action n'est menée, une augmentation de 2,5°C de la température moyenne de la terre est prévue pour 2050, (d'après une modélisation vérifiée et confirmée en 1995 par l'ONU) des pays entiers seraient inondés et 150 Millions de personnes seraient alors sans abri. L'effet de serre direct: L'effet de serre direct est appelé GWP. (GWP: Global Warming Potential - Potentiel d’action sur le réchauffement de la terre sur 100 ans). L'ESD d'une installation frigorifique est fonction de la quantité de fluide frigorigène contenu mais doit se calculer sur la durée de vie de l'installation et sur la qualité du confinement. ESD = GWP (qf + qc x n) qf = quantité de fluide contenue dans le circuit frigorifique, qc = quantité annuelle de fluide consommé ( fuites...), n = durée de vie de l'installation. Effet indirect ( ESI ): Il est dû au dégagement de CO² produit pour assurer le fonctionnement de l’installation durant toute sa vie. Pour les systèmes fonctionnant à l'électricité, la quantité de CO² dégagé pour produire 1 kWh électrique dépend des pays et varie de 0,005 à 1,1 kg de CO² / kWh. La moyenne internationale est de l'ordre de 0,65 kg de CO² / kWh électrique produit. En France, elle est de 0,13 kg de CO² / kWh. ESI = 0,65 x C x n (dans lequel C représente la consommation annuelle d'énergie électrique) Effet de serre global ESG ou TEWI (Total Equivalent Warming Impact): C’est la somme de l’effet de serre direct et indirect induit par l’utilisation des fluides frigorigènes. ESG = TEWI = ESD + ESI En fait, étant donné que les installations perdront de moins en moins de fluide, le facteur prédominant dans l’ESG et la consommation d’énergie du système frigorifique. On cherchera donc à utiliser des systèmes ayant le meilleur COP (coefficient de performance) possible. 13) Tableau récapitulatif

Fluide

ODP

GWP

Durée de vie en années

AEL en ppm

Inflammable

R 11 R 12 R 22 NH 3 R 123 R 134a R 404A R 502

1 0.9 0.04 0 0.013 0 0 0.15

1 2.8 0.32 0 0.017 0.24 0.9 4

60 120 15

1000 1000 1000 25 10 1000 1000 1000

N N N O N N N N

15

Pour le GWP la référence est le R 11 mais si on prend le CO² comme référence égale à 1 les fluides frigorigènes ont un GWP d'environ 3000. Durée de vie:

Afin que les fluides provoquent le moins de dégât possible s’ils sont accidentellement libérés dans l’atmosphère, les producteurs proposent des fluides avec une courte durée de vie. Les fluides contenant de l’hydrogène sont les mieux placés. 14) Choix d’un fluide frigorigène: Les fluides frigorigènes sont classés en quatre catégories: - les CFC, - les HCFC, - les HFC, - les fluides naturels (NH3, propane, isobutane). Les CFC sont interdits dans la CEE depuis le 01/01/95, les HCFC sont réglementés depuis le 01/01/96. A cette même date, ils sont interdit dans les réfrigérateurs et les congélateurs ménagers, dans les climatiseurs de voiture et de transport par route. Au 01/01/1998 ils sont interdit pour la climatisation dans les transports par rail. Au 01/01/2000 pour les entrepôts frigorifiques et les équipement ayant une puissance à l’arbre supérieure à 150 kW. Il ne reste plus que les HFC (ESD important) et les fluides naturels (toxique, inflammables, explosif).

2) Rappel des définitions: Chaleur sensible: C'est la quantité de chaleur qui provoque la variation de température d'un corps sans modifier son état physique Chaleur latente: C'est la quantité de chaleur qui provoque le changement d'état d'un corps sans modifier sa température. Chaleur latente massique de vaporisation: C'est la quantité de chaleur qu'il faut fournir à 1 kg d'un corps pour le faire passer de l'état liquide à l’état gazeux sans élever sa température. Température critique ou pression critique: C'est le point d’équilibre (relation pression température) au dessus duquel on ne peut plus différentier la phase liquide de la phase gazeuse d’un même corps. Aucune condensation n’est donc possible, le fluide est dit en l’état supercritique. Température catastrophique: C'est la température maximale supportable par un fluide dans un circuit en présence d'huile et de cuivre. Au delà de cette température le fluide se décompose et forme des acides fluorhydriques et chlorhydriques. En règle générale c'est en fin de compression que l'on approche le plus cette température. Mélange azéotropique: C’est un mélange pour lequel la composition des phases liquides ou vapeurs en équilibres thermodynamiques est identique ce qui fait que la température ne varie pas au cours des changements d’états (vaporisation, condensation) à pression constante. Mélange zéotropique: C’est un mélange pour lequel la composition des phases liquides ou vapeurs en équilibres thermodynamiques est différente ce qui fait que la température varie au cours des changements d’états (vaporisation, condensation) à pression constante. Ecart de distillation: C’est la différence de température entre le début et la fin du changement d’état à pression constante. Nous pouvons l’appeler aussi glide ou glissement.

Le point d’ébullition: Il s’agit de la température d’ébullition sous pression atmosphérique. Cette température doit être telle que la pression dans le circuit reste supérieure à la pression atmosphérique, afin d’éviter les entrées d’air. info: il existe des installations qui fonctionnent en dessous de la pression atmosphérique. 3) Les qualités d’un fluide frigorigène: Un fluide frigorigène est une substance qui évolue dans le circuit frigorifique et qui grâce à un phénomène Endothermique absorbe la chaleur et la restitue par le biais d’un phénomène Exothermique. On utilise donc leurs chaleurs latentes de vaporisation ou de condensation. Les fluides utilisés à l'heure actuelle sont essentiellement à l'exception de l'ammoniac (NH3) des dérivés chlorofluorés d'hydrocarbures (méthane CH4 ou éthane C2H6). Bien qu’aucun fluide ne soit parfait, nous allons décrire ci-après les qualités et les caractéristiques d’un fluide idéal. Le fluide frigorigène idéal devrait en premier lieu satisfaire aux exigences de sécurité d’emploi: - non toxique, - non inflammable, - non amplificateur de l’effet de serre, - neutre vis-à-vis des denrées. Le fluide devrait être aussi facile à employer: - sans effet sur les composants du circuit frigorifique, - facilement détectable en cas de fuite, - miscible avec les huiles frigorifiques. Enfin, ses caractéristiques physiques devraient le rendre performant aux conditions d’utilisation dans le circuit frigorifique. Chaque fluide frigorigène ayant sa propre composition chimique possède donc des caractéristiques particulières. Ces caractéristiques qui sont physiques, chimiques, et thermodynamiques, permettent de choisir le fluide le mieux approprié à l'installation prévue. 31) Caractéristiques physiques: - température d’évaporation la plus basse possible (pour éviter de travailler au vide), - volume massique des vapeurs faible (pour diminuer la cylindrée du compresseur), - pression de condensation modérée, - température critique élevée (pour limiter le taux de vaporisation au détendeur), - ininflammabilité, - Inexplosibilité, - chaleur latente de vaporisation importante (pour diminuer le débit horaire du fluide), 32) Caractéristiques chimiques - stabilité thermique et chimique (pour ne pas détruire l'huile, les métaux, les joints, ni agresser les denrées et les personnes), - miscibilité avec les lubrifiants, - solubilité dans l'eau, - inertie chimique vis à vis des matériaux utilisés, - détection des fuites facile. 33) Caractéristiques thermodynamiques Celles-ci sont données par des tableaux (ou abaques) qui permettent de connaître, en fonction de sa température, les différentes caractéristiques telles que pression, volume massique, enthalpie, etc... On peut également ajouter à ces caractéristiques certains critères économiques tels que prix de revient et disponibilité.

4) Désignation numérique: 41) Hydrocarbures de la série des alcanes et leurs dérivés halogénés: Lorsqu’il y a présence de Brome on fait suivre le numéro du fluide de la lettre B. Leurs compositions chimiques sont caractérisées par une numérotation dont la base est la suivante: - chiffre des unités = nombre d’atomes de fluor, - chiffre des dizaines - 1 = nombre des atomes d’hydrogène, - chiffre des centaines + 1 = nombre des atomes de carbone, - les atomes de chlore ne sont pas pris en compte, La structure chimique de la molécule est complétée avec du chlore jusqu'à atteindre la bonne valence des atomes de carbone (4 pour les dérivés du méthane et 6 pour les dérivés de l’éthane). Dans le cas où existent plusieurs isomères ayant la même formule chimique brute, cette désignation numérique est complétée par l'adjonction de lettres minuscules rendant compte de la symétrie des molécules. Exemples: R 12 R = fluide frigorigène Unité = 2 ⇒ 2 atomes de fluor Dizaine = 1 ⇒ 1 - 1 = 0 atome d'hydrogène Centaine = 0 ⇒ 0 + 1 = 1 atome de carbone donc F = 2 H = 0 C = 1 ⇒ CCL2F2 Dichlorodifluorométhane R 22 R = fluide frigorigène Unité = 2 atomes de fluor Dizaine = 2 ⇒ 2-1 = 1 atome d'hydrogène Centaine = 0+1 = 1 atome de carbone donc F = 2 H = 1 C = 1 ⇒ CHCLF2 Chlorodifluorométhane

R 134 a (a, b ou c pour asymétrique) R = fluide frigorigène Unité = 4 atomes de fluor Dizaine = 3 ⇒ 3-1 = 2 atomes d'hydrogène Centaine = 1 ⇒ 1+1 = 2 atomes de carbone donc F = 4 H = 2 C = 2 soit C2H2F4 2 Isomères possibles: CHF2-CHF2 ⇒ le HFC 134 CH2F-CF3 ⇒ le HFC 134 a

F ⏐ CL ⎯ C ⎯ CL ⏐ F

F ⏐ H ⎯ C ⎯ CL ⏐ F

H

F

F

C

C

F

F

F

H

F

F

C

C

F

H

H

R 134a

R 134 42) Alcènes et dérivés halogénés d’alcènes: R1 (udc) 1 pour 1000 exemple le R 1150 43) Hydrocarbures cyclés et dérivés cyclés (C pour cyclé): RC... exemple le RC 270 44) Composés organiques divers: (isobutane). R 600 exemple le R 630 (méthylamine)

45) Composés inorganiques divers: R 700 Pour obtenir le numéro d’identification des fluides on ajoute la masse moléculaire à 700 exemple: NH3 = 14 (N) + 3 x 1 (H) + 700 = 717 d’où R 717 46) Mélange zéotrope: R 400 le numéro d’identification des fluides est arbitraire exemple le R 404A 47) Mélange azéotrope: R 500 le numéro d’identification des fluides est arbitraire exemple le R 502

5) Tableau récapitulatif: R 12

R 22

R 502

R 134 a

formule chimique

dichlorodifluoro méthane CCL2F2

chlorodifluoro méthane CHCLF2

mélange azéotrope R 22: 48,8 % R 115: 51,2 %

tétrafluoro éthane CH2F-CF3

pt. d'ébullition à 1 bar °C

- 29,8

- 40,8

- 45,6

-26,1

écart de distillation

0

0

0

0

temp. critique °C

112

96

82,16

101,1

pression critique bar

41,15

49,77

40,75

40,60

temp. catastrophique °C

120

150

150

150

désignation chimique

6) Les nouveaux fluides

systèm es neufs

R 134a conversion en clim auto, industrielle et com m erciale

61) Le remplacement du R 12:

R 12 basse tem pérature (-25°C °)

R 409A lorsqu'il est dificile d'adapter le R 134a sauf A /C auto

systèmes neufs

R 404A conversion des systèmes existants

systèmes neufs

R 22

62) Le remplacement du R 502:

R 502 R 408A

R 407C

conversion des systèmes existants conversion des systèmes existants systèmes neufs

R 22

63) Le remplacement du R 22:

jusqu'en 2015

R 134a

clim atisation

R 407C

clim atisation compact

R 404A

réfrigération com merciales

R 22

64) Tableau sur les nouveaux fluides: R 401 A

R 402 A

R404 A

R 408 A

R 409 A

désignation chimique

mélange zéotrope R22: 53 % R152a: 13 % R124: 34%

mélange zéotrope R22: 38 % R125: 60 % propane:2 %

mélange zéotrope R143a: 52% R125: 44% R134a: 4%

mélange zéotrope R22: 47% R125: 7% R143a: 46%

mélange zéotrope R22: 60% R124: 25% R142b: 15%

pt. d'ébullition à 1 bar °C

33,1

-49,2

-45,8

-44,5

-34,2

écart de distillation

6

2

0,9

0,5

8,1

temp. critique °C

108,01

75,50

72

83

107

pression critique bar

46,03

41,34

37,4

43

46

formule chimique

65) Correspondance des fluides: R 401A R 402A R 404A R 408A R 409A R 413A

MP 39 Primagaz HP 80 Primagaz HP 62 Primagaz FX 70 Dehon Elf Ato FX 10 Dehon Elf Ato FX 56 Dehon Elf Ato ICEON 49 Rhone Poulenc

Chaque fabricant de fluide commercialise leur produit sous une appellation personnelle: exemple: FREON: Du Pont de Nemours, FORANE: Elf Atochem , KALTRON: Solvay, ALGOFRENE: Montedison, KLEA: Ici, DAIFLON: Daikin Kogyo, FRIGEN: Hoeschst, GENETRON: Allied Chimical.

66) Composition chimique: R 401A: R22 53 % - R124 34% - R142b 13% R 402A: R22 38 % - R125 60 % - PROPANE 2 % R 404A: R134a 4 % - R125 44 % - R143a 52 % R 407C: R134a 52% - R32 23 % - R125 25 %

NOTES: R 401B: HP 66 R 402B: HP 81 R 407C: KLEA 66 R 407B: KLEA 61 R 403A: ISCEON 69S R 403B: ISCEON 69L

glide: 4,6°C glide: 1°C glide: 7,1°C glide: 4,1°C glide: 2,5°C glide: 0,9°C

R 408A: R22 47 % - R125 7 % - R 143a 46 % R 409A: R 22 60 % - R 124 25 % - R 142b 15% R 410A: R32 50 % - R125 50% R 413A: R218 6% - R134a 88% - R600a (iso butane) 6 %

LE DIAGRAMME ENTHALPIQUE L’expression cycle vient de la thermodynamique. En effet lorsqu’une masse de fluide se retrouve après diverses transformations dans le même état (pression, volume, température) au même point on dit qu’elle à décrit un cycle. Principe du cycle frigorifique: surchauffe des vapeurs

désurchauffe des vapeurs

évaporateur

condensation

évaporation du fluide

sous-refroidissement

compresseur BP

HP

détendeur

Evaporateur: Dans l’évaporateur le fluide se vaporise, la chaleur latente de vaporisation étant fournie par le médium de refroidissement qui se refroidi. Etat du fluide à l’entrée: mélange liquide vapeur (80% liquide- 20% vapeur), Etat du fluide à la sortie: vapeur basse pression surchauffée (régime sec). Compresseur: Il absorbe les vapeurs issues de l’évaporateur, les compriment et les refoulent vers le condenseur. Etat du fluide à l’entrée: vapeurs BP surchauffées Etat du fluide à la sortie: vapeurs HP surchauffées Condenseur: Il va liquéfier les vapeurs refoulées par le compresseur et sous refroidir le liquide condensé. Etat du fluide à l’entrée: vapeurs HP surchauffées Etat du fluide à la sortie: liquide HP sous refroidi. Détendeur: Il permet à partir du liquide HP sortant du condenseur (où de la bouteille) d’alimenter l’évaporateur en liquide BP basse température. Etat du fluide à l’entrée: liquide HP sous refroidi Etat du fluide à la sortie: mélange liquide-vapeur (80 % liquide 20% vapeur).

1) Présentation du diagramme: Toutes les caractéristiques thermodynamiques d’un fluide ainsi que ces différents états (liquide ou vapeur) sont représentés graphiquement sur le diagramme enthalpique. L’utilisation de ce diagramme permet d’une manière simple de représenter l’évolution du fluide frigorigène au cours de chaque transformation. Le diagramme est un outil pratique c’est une représentation graphique de toutes les évolutions qu’un fluide peut subir. Il s’agit de sa carte d’identité.

2) Coordonnées du diagramme:

Les coordonnées du diagramme sont: pour l’axe des abscisses: L’ENTHALPIE H - pour l’axe des ordonnées: LA PRESSION P

Pour permettre une représentation plus facile on a transformé l’axe des ordonnées en log de P, (échelle logarithmique). C’est pourquoi ce diagramme est également appelé diagramme H log de P.

3) Isobare:

La droite qui est parallèle à l’axe des abscisses à l’ordonnée qui reste constante, est ISOBARE. La

pression

est

ISOBARE.

4) Identhalpe:

La droite qui est parallèle à l’axe des ordonnées à l’abscisse qui reste constante est ISENTHALPE

.

5) Isochore: La courbe indiquant le volume massique du fluide est une isochore V. Les isochores sont très utiles pour calculer le débit masse traversant le compresseur. Elles permettent de déterminer la vitesse de circulation du fluide dans les tuyauteries d’aspirations et de refoulement.

6) Isotherme: La courbe indiquant la température du fluide est une ISOTHERME Dans sa partie liquide l’isotherme est ISENTHALPE Dans sa partie mélange l’isotherme est ISOBARE Dans sa partie vapeur l’isotherme est une COURBE

7) Isentrope:

La courbe indiquant l’entropie du fluide est un ISENTROPE également appelée ADIABATIQUE. Ces courbes sont aussi appelées courbes de compressions théoriques car lors de la compression des vapeurs sans échange thermique avec le compresseur (ce qui n’arrive jamais), la vapeur monte en pression et en température suivant le tracé de la courbe S.

8) L’ isotitre: Pour résumer le titre est la proportion en masse prise par la C’est la courbe indiquant le titre du fluide qui vapeur dans la zone de mélange. correspond au rapport de la masse de vapeur sur la masse totale du fluide. Lorsque le fluide est en équilibre à l’état liquide l’isotitre est égale à 0. Lorsque le fluide est en équilibre à l’état vapeur saturante l’isotitre est égale à 1. Ces deux courbes se rejoignent au point critique. Elles délimitent les différentes zones du diagramme ou le fluide est homogène (liquide et vapeur) et hétérogène (mélange liquide vapeur).

log.p 0°C

Exercice sur l’isotitre

A

B

60°C

C

D

E

5

- 46°C

0°C 60°C

h

point

pression en bar

enthalpie kJ/kg

température en °C

état

titre

A B C D E

5 5 5 5 5

150 200 283 406 450

-46 0 0 0 60

liquide SR liquide saturé mélange vapeur saturée vapeur surchauffée

0 0 0.4 1 1

Le passage de B à D correspond au changement d’état. La différence d’enthalpie entre ces deux points (hd-hb) représente la chaleur latente de vaporisation à 5 bar, 0°C. Si l’on reprend toutes ces courbes sur le même diagramme cela nous donne la figure suivante: log.p θ

S P

x

V

H

h

9) Les unités: Les unités de chaques courbes sont: - L’ENTHALPIE kJ/kg - LA PRESSION bar - LE VOLUME MASSIQUE m3/kg - LA TEMPERATURE °C - L’ENTROPIE kJ/kgK - LE TITRE n’a pas d’unité car c’est un rapport de deux masses.

10) Le circuit frigorifique: Toute installation frigorifique à compression se compose de quatre éléments principaux: - le compresseur, - le condenseur, - le detendeur, - l’evaporateur. Pour améliorer le fonctionnement de l’installation on ajoute à ces éléments des appareils annexes: - le reservoir, - le deshydrateur, - la bouteille d’aspiration, - le separateur d’huile, etc.... 11) Transformations subies par le fluide:

Certains des appareils sont le siège de phénomènes modifiant les caractéristiques d’un fluide frigorigène en circulation. C’est surtout le cas des quatre appareils principaux. Le diagramme enthalpique étant la représentation graphique des caractéristiques d’un fluide, on peut tracer sur celui-ci toutes les modifications subies par le fluide dans l’installation. C’est le cycle frigorifique.

12) La condensation - la vaporisation: La condensation et la vaporisation sont deux changements d’état. Ils se font à température constante (pour ceux qui n’ont pas de glissement) avec restitution de chaleur (condensation) ou absorption de chaleur (vaporisation).

La condensation commence sur l’isotitre X= 1 pour se terminer sur l’isotitre X = 0. La vaporisation commence sur l’isotitre X= 0 pour se terminer sur l’isotitre X = 1.

B = ASPIRATION C D = TUYAUTERIE REFOULEMENT baisse de la température de 82°C à 70°C La désurchauffe à pour valeur 12°C La chaleur dissipée dans la tuyauterie est de: hC - hD = 454 - 444 = 12 kJ/kg de vapeur. Au niveau du condenseur il faut distinguer 3 zones : D E = désurchauffe E F = condensation F G = sous refroidissement La différence d’enthalpie entre E F représente la chaleur latente de condensation à 39°C soit: hE - hG = 416 - 250 = 166 kJ/kg Le point G ( 4°C) correspond au liquide sortant du condenseur, et le sous refroidissement du liquide dans le condenseur est représenté par le segment F G. La chaleur totale évacué par le condenseur est donnée par la différence d’enthalpie: hD hG: Qk = 442 - 242 Qk = 200 kJ/kg

La vaporisation commence sur l’isotitre X = 0 (point 6) pour se terminer sur l’isotitre X = 1 (point 8).

L’évaporation du liquide se fait grâce à la chaleur cédée par le milieu à refroidir. La chaleur cédée est entièrement absorbée par le fluide frigorigène. C’est seulement à partir du point J que les vapeurs vont commencer à ce surchauffées pour atteindre le bulbe au point A. L’absorption de chaleur dans l’évaporateur provoque l’évaporation du liquide, mais aussi une augmentation de l’enthalpie, la pression reste constante. La production frigorifique massique est donnée par la différence d’enthalpie entre les points A et I soit: Qo = hA - hI = 404 - 230 = 174 kJ/kg Comme Qo représente la chaleur échangée au niveau de l’évaporateur, on peut la qualifier de production frigorifique nette puisque c’est la production réellement utilisée pour refroidir le milieu ambiant. Mais entre A et B les vapeurs continuent à s’échauffer. La production frigorifique brute Qob est donnée par la différence d’enthalpie entre hB hI. Qob =hB - hI = 409 - 230 = 179 kJ/kg

13) La compression: La compression permet d’élever la pression du fluide. Celle-ci se fait lorsque le fluide est à l’état gazeux. L’équivalent calorifique de ce travail mécanique correspond à la quantité de chaleur absorbée par le fluide pendant la compression. Celle-ci sera considérée comme adiabatique. log.p S θk= 39°C

82°C

Si le compresseur est parfait: Energie dépensée par le compresseur: Qc = h2 -h1 Qc = 454 -409 Qc = 45 kJ/kg de vapeur comprimée

0°C x=1 h1

h2

h

si non W = (H2 - H1) / (ηm x ηi) ηm = rendement mécanique ηi = rendement indiqué Mais dans tous les cas Qc = H2 - H1 représente la quantité de chaleur donnée au fluide, que ce soit en équivalent thermique de compression au delà de la chaleur dissipée par les irréversibilités du compresseur. La surchauffe due à la compression est:82 - 39 = 43°C.

14) La détente: Au passage de l’orifice calibré du détendeur, le liquide subit un laminage qui provoque la chute de pression avec vaporisation partielle du fluide.

La détente du fluide est isenthalpe. La quantité de chaleur nécessaire à la vaporisation est absorbée au liquide. La représentation est la suivante:

Représentation n°2

25°C

34°C 39°C

H

G

F

A l’entrée du détendeur H on mesure une pression sensiblement identique à G (en négligeant les pertes de charges). Par contre la température chute à 25°C.

230

242

L’échange de chaleur entre la tuyauterie liquide à 34°C et l’air ambiant à donc provoqué un sous refroidissement supplémentaire soit un SR total de 14°C (39°C -25°C). La différence d’enthalpique entre G et H correspond à la chaleur cédée à l’air ambiant. Dans ce cas : hG - hH = 242 - 230 = 12 kJ/kg de fluide.

15) Cycle frigorifique théorique: Si l’on trace sur le même diagramme enthalpique toutes ces transformations on obtient le cycle frigorifique de l’installation. C’est le cycle théorique.

condensation d é t e n t e

c o m p

évaporation

16) Le cycle frigorifique pratique: Dans la pratique il est évident que le cycle ne correspond pas au cycle fonctionnel. Certains artifices sont crées pour augmenter la production frigorifique. La circulation du fluide dans les tuyauteries crée également des phénomènes qui changent le cycle frigorifique.

161) Le sous refroidissement du liquide: Le sous refroidissement du liquide avant son entrée dans le détendeur peut être obtenu soit dans le condenseur soit par un artifice tel que l’échangeur liquide-vapeur.

log .p θk

+ 40 + 32

θk h

162) La surchauffe des vapeurs: L’alimentation des évaporateurs en fluide frigorigène à l’aide de détendeurs thermostatiques permet de fonctionner en régime sec.

log.p Tout le liquide étant vaporisé dans l’évaporateur, les vapeurs se réchauffent légèrement à la sortie de l’évaporateur ainsi que dans la tuyauterie d’aspiration.

-25°C θ 0 = -30°C Sk

163) Représentation d’un cycle frigorifique: Représentation d’un cycle pratique:

log. p 5

Si l’on reporte sur le diagramme enthalpique tous ces phénomènes (sans pertes de charges) on obtient le cycle suivant:

4

3

2

6

7

8

1

h

Représentation d’un cycle avec fluide à glissement: Nota: l’isotherme dans la zone de mélange ne suit pas l’isobare

log.p

3

2

4

Représentation d’un cycle frigorifique réel:

5 6 7 8

1

h

17) Représentation des quatres organnes principaux sur le diagramme enthalpique: condenseur 4

3

4

5

3 2

5

d é te n d e u r

2

c o m p re s s e u r 6

6

1

7

8

7

8

é v a p o r a te u r

1

NOTES: Le COP de Carnot: Le COP de Carnot = To / Tc - To Le cycle de Carnot de la machine frigorifique est un cycle ditherme. C’est à dire qu’il s’effectue entre deux sources qui sont: - l’évaporateur, - le condenseur. La chaleur piégée à l’évaporateur étant Qo et la chaleur piégée au condenseur étant Qc. De ce fait: Qc = Qo + Wcp

Il faut savoir qu’aucune machine frigorifique n’atteint un tel coefficient d’efficacité. L’intérêt cycle de Carnot est de permettre la comparaison avec d’autres cycles ( Rankine, Molier, Enthalpique) ou d’un cycle réel.

LES HUILES

DECOUVRIR LES HUILES: UNE NECESSITE !!

1) Son rôle: - assurer la lubrification des pièces en mouvement et donc, retard de l'usure (palier, chemise, piston, segment, clapet, etc...), - améliorer l'étanchéité des organes de compression, - contribuer au refroidissement du compresseur,

2) Les qualités demandées: Les huiles modernes de réfrigération sont des produits hautement raffinés, strictement débarrassés de substances indésirables telles que des composés de soufre et les cires. Elles doivent avoir un taux d’humidité le plus faible possible et par conséquent être manipulé de telle manière à éviter toute absorption possible d’humidité ou d’air. Les propriétés essentielles sont: -action lubrifiante adéquate, -stabilité, -solubilité dans le réfrigérant. Autres propriétés nécessaires, un bas point de floculation et une bonne résistance diélectrique.

3) Ses caractéristiques: Les plus intéressantes sont: Stabilité: c’est sa résistance à l’altération, sa rigidité diélectrique et son comportement avec les différents composants. Viscosité: c’est sa résistance à l’écoulement, qui dépend essentiellement de la température et de la solubilité du fluide frigorigène dans l’huile. Solubilité: particularités de l'huile à dissoudre les vapeurs de fluide frigorigène.

Viscosité cinématique: résistance de l'huile à l'écoulement par rapport à l'eau en mm²/s, (eau = 1mm²/s). Hygroscopie (ou teneur en eau): propriété des huiles à absorber l’humidité de l’air. Miscibilité: propriété que possède une huile à se mélanger au fluide frigorigène liquide pour former un mélange homogène.

4) Différents types d’huile: On les regroupe essentiellement sous deux grandes familles. Les huiles minérales

Ö naphténiques Ö parraffiniques

Les huiles de synthèse

Ö dialkyl-benzénique (synthétique) Ö naphténo-bézénique (semi- synthétique) Ö polyalphaoléfine (PAO) Ö PAO + alkybenzène (AB) Ö polyolester (POE) Ö polyglycol Ö polyalkylèneglycol (PAG).

5) Quelle huile pour quel fluide? (Voir le tableau joint en annexe 1) NB: Sachez toute fois que c’est le compressoriste qui détermine l’huile à utiliser. N’hésitez pas à le contacter!!! Si pour des raisons de maintenance, vous ne pouvez pas obtenir la marque voulue, sachez que toutes les huiles frigorifiques peuvent être mélangées mais leurs caractéristiques changent. Après une vidange, pensez au marquage du fluide frigorigène et de son huile.

FLUIDE FRIGORIGENE

QUALIFICATIF

R.12 -29,8°C R.22 -40,8°C R.134a -26,5°C R.401A -33°C MP 39/Primagaz R.409A -34,2°C FX 56/Dehon Elf Ato. R.413A -35°C Iscéon 49/R.Poulenc R.502 -45,6°C R.22 -40,8°C R.402A -47,4°C HP 80/Primagaz R.408A -44,5°C FX 10 Dehon Elf Ato. R.404A -46,5°C HP 62/Primagaz FX 70/Dehon Elf Ato. R.22 -40,8°C R.407C -43,7°C

Ancien Transition / 2015 Définitif Transition / 2015

R.410A

-52,7°C

R.12 R.134a

-29,8°C -26,5°C

Transition / 2015 Définitif Ancien Transition / 2015 Transition / 2015 Transition / 2015

Définitif

TYPE

FORMULE composition et %

C.F.C. Dichlorodifluorométhane H.C.F.C. Chlorodifluorométhane H.F.C. Tétrafluoroéthane mélange zéotropique 53%: R22 34%: R 124 H.C.F.C. 13%: R 152a mélange zéotropique 60%: R22 25%: R 124 H.C.F.C. 15%: R 142b mélange zéotropique 6%: R218 88%: R134a H.F.C. 6%: 600a (iso-butane) mélange azéotropique 48,8%: R22 51,2%: R 115 H.C.F.C. Chlorodifluorométhane mélange zéotropique 38%: R22 2%: propane H.C.F.C. 60%: R 125 mélange zéotropique 47%: R22 7%: R 125 H.C.F.C. 46%: R 143a mélange zéotropique 4%: R134a 44%: R 125 H.F.C. 52%: R 143a

Transition / 2015 H.C.F.C. Définitif mélange zéotropique H.F.C. Définitif mélange zéotropique H.F.C. Ancien C.F.C. Définitif H.F.C.

Chlorodifluorométhane 52%: R134a 23%: R 32 25%: R 125 50%: R 32 50%: R 125 Dichlorodifluorométhane Tétrafluoroéthane

HUILE A UTILISER Minérale / Alkylbenzène Minérale / Alkylbenzène Polyolester (POE) Minérale / Alkylbenzène (AB) Minérale / Alkylbenzène Minérale / Alkylbenzène Polyolester Alkylbenzène Alkylbenzène Alkylbenzène

APPLICATION

Réfrigération

Conservation

Alkylbenzène

Polyolester Alkylbenzène Polyolester

Climatisation

Polyolester Minérale / Alkylbenzène Clim-automobile Polyalkylèneglycols (PAG)

6) La circulation dans un système frigorifique: Dans un système qui fonctionne correctement, une petite quantité d’huile, véhiculé par le réfrigérant, circule dans le circuit. Elle revient ensuite au carter du compresseur où elle exerce son action lubrifiante. Dans certain cas où son retour est plus problématique, l’huile peut s’accumuler dans différents points du circuit. Il en résulte un manque d’huile au compresseur et le risque de créer des problèmes. Ces accumulations d’huile peuvent également gêner la bonne circulation du réfrigérant et entraîner une diminution du rendement. Quelques conseils: La viscosité est déterminée par les fabricants de compresseurs. Afin d’assurer un retour d’huile correct dans la conduite d’aspiration, les vitesses suivantes sont recommandées: - 3,5 m/s dans les conduites horizontales, - 7,5 m/s dans les conduites verticales. Cette vitesse ne doit pas dépasser 15 m/s pour ne pas causer de bruit et également pour éviter une chute excessive de pression. Une tubulure bien conçue descend en pente oblique vers le compresseur et comporte des pièges au bas des conduites verticales. Un séparateur d’huile permet d’éliminer ou du moins de réduire les problèmes de circulation. Il doit être envisagé dans tous les systèmes comportant des tubulures longues ou compliquées ainsi que dans ceux où la vitesse de circulation du réfrigérant gazeux est basse. Ne pas oublier: il est difficile de nettoyer un séparateur après un grillage moteur (hermétique est semi-hermétique). Effectuer le complément avant installation et prévoir l’isolation du compresseur, son installation représente un coût.

7) Les problèmes posés par l’huile : 71) La stabilité thermique: L’exposition à haute température de l’huile dans un système peut limiter sa durée de vie (brasage). La température élevée au passage au clapet de refoulement, peut entraîner une création d’acide, due à une huile de mauvaise qualité ou à une réaction entre l’huile et le réfrigérant. 72) L’oxydation: Essentiellement due au contact de l’oxygène de l’air. (couleur foncée). 73) Le moussage: Pendant les périodes d’arrêt, les vapeurs de fluide frigorigène viennent se dissoudre dans l’huile (solubilité). Ce phénomène apparaît au redémarrage quand la pression baisse et la température augmente, il casse le film d’huile qui sépare les pièces mobiles. La solution usuelle consiste à installer un réchauffeur de carter. C’est une résistance qui s’enclenche à l’arrêt du compresseur et se déclenche environ 10 minutes après le redémarrage. 74) La formation de cire et floculation: Formation indésirable de substance solide. Les spécifications d’une huile de réfrigération mentionnent toujours son point de floculation. C’est la température à laquelle dans un mélange standard de R12 et d’huile, des particules solides et cireuses apparaissent sous forme de petits flocons à basse température. 75) Apparition de cambouis et vernis:

Si la décomposition thermique de l’huile continue au-delà du point ou elle change de couleur, il se produit alors une polymérisation, avec formation de substances semi-solides (cambouis). Le vernis de même origine apparaît sur les surfaces métalliques. 76) Le cuivrage: L’une des actions caractéristiques des acides est de causer la migration du cuivre d’un endroit à l’autre du système ou il finit par se déposer. Il finit par détériorer les pièces en mouvement. Les solutions: - Maintenir le système parfaitement sec, - utiliser une huile et un réfrigérant de bonne qualité, - faire la surveillance régulière de l’acidité, - vérifier périodiquement que le compresseur tourne régulièrement et que le système fonctionne convenablement (température et pression), - changer l’huile lorsque cela devient nécessaire.

8) Comment changer l’huile: Si vous devez effectuer un complément, l’adjonction peut s’effectuer: - soit par une seringue (petite quantité), - soit par une pompe à huile (quantité plus importante). Si vous devez effectuer la vidange du compresseur, remettez la quantité exacte préconisée par le fabricant de compresseur et à défaut remplacez par la même quantité. Mettre le carter en dépression (pompe à vide), un flexible entre le raccord de remplissage et le bidon d’huile ou le récipient. Pensez à nettoyer le filtre d’aspiration, et attention a l’hygroscopie de l’huile.

9) Comment surveiller une huile: Sa couleur peut vous renseigner sur son altération. L’Acide test, facile d’emploi, peut vous permettre de vous rassurer sur l’état de l’huile. Attention, il en existe pour les anciens et les nouveaux fluides frigorigènes Enfin le D.P.H. (diagnostic périodique de l’huile), c’est une analyse en laboratoire du prélèvement (à chaud) que vous avez effectué sur l’installation. Son coût environ 100 Euros, mais l’analyse est complète avec des conseils sur la conduite à tenir. Qu’analyse-t-on? La viscosité, l’acidité, la teneur en eau/la rigidité diélectrique, la teneur en éléments (l’usure, la pollution du circuit, la présence d’additifs). A partir de ces informations, il est possible de déterminer la nature des interventions à effectuer pour prolonger la vie des circuits et plus particulièrement des compresseurs. Nous noterons toute fois, qu’un réfrigérateur ménager conserve toute sa vie son huile, les vidanges ou analyses, ne seront envisagés que pour une maintenance de moyenne puissance ou lors de rénovation complète.

10) Exemples tires du R.P.F. de mars 1994: Quelle huile utiliser dans les installations qui fonctionnent avec des produits de remplacement des C.F.C.? Voilà une question à laquelle les distributeurs de fluides frigorigènes doivent de plus en plus fréquemment répondre. Ils ne peuvent se référer à la seule préconisation du producteur de lubrifiants. En effet, l’application, le type et la marque du compresseur, etc..., constituent des éléments déterminants du choix à effectuer. Le tableau ci-dessous ne livre donc qu’une réponse partielle puisqu’il ne donne que la position

des producteurs de lubrifiants. Il s’agit surtout d’y révéler l’état de l’offre sur le marché. Mais il ne peut en aucun cas constituer la seule référence pour la sélection de la bonne huile dans vos installations Abréviation (min) minérale, (semi-synth) semi-synthétique, (synth) synthétique, AB alkylbenzene. - Toute la gamme Zerol est constituée d’huiles synthétiques alkylbenzènes. Zerol est un nom regroupant une gamme de 5 produits: 55, 150, 250, 350 et 500 qui correspondent à différents grades de viscosité. L’utilisation d’un grade ou d’un autre est définie par le type d’installation. - Grade viscosité en fonction de l’application, consulter Esso pour plus de précisions. - La gamme Emkarate RL de ICI est composée de lubrifiants synthétiques de type ester, utilisable avec des substituts HFC ainsi que les HCFC. Ils sont disponibles dans une large gamme de viscosité, de 20 à 230 centistocks à 40°C, le type de compresseur (vis, spirale, rotatif, centrifuge, piston...) déterminant le choix de la viscosité, donc du grade Emkarate RL (22, 32, 46, 68,...) à utiliser. - Les huiles semi-synthétiques (mélange d’huile minérale Suniso GS et d’alkylbenzène) peuvent aussi être utilisées avec les fluides MP39 jusqu’au 69S.

Fluides HCFC 22

Remplace le R22

Castrol Icemat 266 ou 299 (min.) Icematic SW (synth.)

R12 pour installation neuve et conversion R12 en conversion

Icematic SW (synth.)

HCFC R401B MP 66

R12 en conversion

Icematic 2284 (synth.) Icematic SW (synth.)

HCFC FX56

R12 en conversion

HCFC FX57

R500 en conversion

HCFC R402A HP 80 HCFC R402B HP 81

R502 en conversion

Icematic SW ou 2284 (synth.) Icematic 266 ou 299 (min.) Icematic SW ou 2284 (synth.) Icematic 266 ou 299 (min.) Icematic 2284 (synth.)

R502 en conversion

Icematic SW ou 2284 (synth.) Icematic 266 ou 299 (min.)

HCFC R403A 69 L

R502 en conversion

Icematic SW ou 2284 (synth.) Icematic 266 ou 299 (min.)

HCFC R403B 69 S

R502 en conversion

Icematic 2284 (synth.) Icematic SW (synth.)

HCFC R408A FX 10

R502 en conversion

Icematic SW ou 2284 (synth.) Icematic 266 ou 299 (min.)

HFC R134a HCFC R401A MP 39

HFC R404A HFC AZ50 HFC R407A Kléa 60 HFC R407B Kléa 61

R502 pour installation neuve R502 pour installation neuve R502 pour installation neuve R502 pour installation neuve

Icematic 2284 (synth.) Icematic SW (synth.)

Chevron (1) Zerol (synth)

Zerol (synth)

Elf

Esso

Elfrima RL (min.) Barel AL (synth.)

(2) Zérice S (synth)

ICI (3) Huiles min. semi-synth. Emkarate RL (synth) Emkarate RL (synth)

Mobil

Shell

Sun Oil (4)

GA 155/300 (min) GA SHC 400 (synth) EAL Arctic (synth)

Clavus G (min.) Frigo 2786 et 2212 (semi-synth.) Lubester (synth.)

Suniso SL (synth.)

GA 155/300 (min) GA SHC 400 (synth) GA 155/300 (min) GA SHC 400 (synth) GA 155/300 (min)

2212 (semi-synth.)

Suniso GS (min.)

2212 (semi-synth.)

Suniso GS (min.)

2212 (semi-synth.)

Suniso GS (min.)

Suniso GS (min.)

Planetelf ACD (synth.)

Zérice S (synth)

Barel AL (synth.)

Zérice S (synth)

Huiles min. semi-synth. Emkarate RL (synth) Huiles semi-synth. Emkarate RL (synth)

Zerol (synth)

Barel AL (synth.)

Zérice S (synth)

Huiles semi-synth. Emkarate RL (synth)

Zerol (synth)

Elfrima FR (min.)

Zérice S (synth)

Huiles semi-synth. Emkarate RL (synth)

GA 155/300 (min)

2212 (semi-synth.)

Suniso GS (min.)

Zerol (synth)

Elfrima FR (min.)

Zérice S (synth)

Huiles semi-synth. Emkarate RL (synth)

GA SHC 400 (synth)

2212 (semi-synth.)

Suniso GS (min.)

Zerol (synth)

Zérice S (synth)

Huiles semi-synth. Emkarate RL (synth)

GA SHC 400 (synth) EAL Arctic (synth)

2212 (semi-synth.)

Suniso GS (min.)

Huiles semi-synth. Emkarate RL (synth)

GA SHC 400 (synth) EAL Arctic (synth)

Clavus G (min.) 2212 (semi-synth.)

Suniso GS (min.)

Huiles semi-synth. Emkarate RL (synth)

GA SHC 400 (synth) EAL Arctic (synth)

Clavus G (min.) 2212 (semi-synth.)

Suniso GS (min.)

Huiles semi-synth. Emkarate RL (synth)

GA SHC 400 (synth) EAL Arctic (synth)

2212 (semi-synth.)

Suniso SL (synth.)

Icematic SW (synth.)

Elfrima FR (min.) si séparateur efficace Barel AL (synth.) Planetelf ACD (synth.) Elfrima FR (min.) si séparateur efficace Barel AL (synth.) Planetelf ACD (synth.) Elfrima FR (min.) si séparateur efficace Barel AL (synth.) Planetelf ACD (synth.) Elfrima FR (min.) si séparateur efficace Barel AL (synth.) Planetelf ACD (synth.) Planetelf ACD (synth.)

Emkarate RL (synth)

EAL Arctic (synth)

Lubester (synth.)

Suniso SL (synth.)

Icematic SW (synth.)

Planetelf ACD (synth.)

Emkarate RL (synth)

EAL Arctic (synth)

Lubester (synth.)

Suniso SL (synth.)

Icematic SW (synth.)

Planetelf ACD (synth.)

Emkarate RL (synth)

EAL Arctic (synth)

Lubester (synth.)

Suniso SL (synth.)

Icematic SW (synth.)

Planetelf ACD (synth.)

Emkarate RL (synth)

EAL Arctic (synth)

Lubester (synth.)

Suniso SL (synth.)

Zerol (synth)

Zérice S (synth)

LES MONMETRES / LE MANIFOLD basse pression

haute pression

1) Rôle: Indiquer les pressions hautes et basses de fonctionnement de l'installation ainsi que les températures. Permettre les opérations de réparation et de dépannage sur le circuit fluidique de l'installation.

2) Conception: Le by-pass surmonté de deux manomètres BP et HP est composé de trois alvéoles isolées entre elles par des vannes. L'alvéole de gauche (BP) est reliée directement: - au manomètre BP, - au flexible de gauche (généralement bleu). L'alvéole de droite (HP) est reliée directement: - au manomètre HP, - au flexible de droite (généralement rouge). L'alvéole centrale est reliée directement: - au flexible centrale (généralement jaune). L'alvéole centrale communique avec sa voisine par ouverture d'une ou de l'autre des vannes du bypass. 3) Graduation des manomètres:

Gradués en bar relatifs (Pa = 0 bar) les manomètres indiquent directement la basse et la haute pression.

Gradués également en température pour les différent fluides (R 12, R 22, R 502). Remarque: pour les nouveaux fluides (HFC 134 a et 404 A) il faudra utiliser une paire de manifold spéciale qui ne devra en aucun cas servir pour des CFC ou HCFC. 4) Montage du manifold sur le compresseur: Avant de poser le manifold sur une installation, s'assurer du bon état du by-pass et des flexibles (joints et poussoirs), vérifier le tarage des manomètres, fermer les vannes du by-pass, fixer les flexibles (bleu, jaune et rouge) sur les raccords mâles correspondant, obturer l'extrémité du flexible jaune (central). Les vannes trois voies du compresseur permettent le branchement du manifold sans arrêter le groupe frigorifique. 1° Dévisser les capuchons des vannes HP et BP du compresseur, 2° sur chaque vanne dévisser le presse étoupe du carré de manoeuvre, 3° fermer les vannes HP et BP sur l'arrière, 4° dévisser les bouchons des prises pressostatiques, 5° brancher respectivement les flexibles bleu sur la BP et rouge sur la HP, 6° visser les vannes compresseur d'un quart de tour vers l'avant, 7° stabiliser les aiguilles des monomètres en agissant sur les vannes compresseurs, 8° resserrer les presse-étoupes. 5) Démontage du manifold: Afin de limiter la quantité de fluide perdue (ainsi que l'huile) et aussi en raison des pressions qui agissent dans le circuit, le démontage doit s'effectuer dans l'ordre suivant. 1° Desserrer les presses étoupes des vannes, 2° fermer la vanne HP du compresseur sur l'arrière, 3° s'assurer que le flexible jaune est fermer, puis ouvrir la vanne HP du manifold.Ouvrir lentement la vanne BP pour by-passer. Faire attention aux pressions car le manomètre BP à une pression maxi d'utilisation inférieure au mano HP, 4° le compresseur tournant il aspirera le fluide qui se trouve dans les flexibles, 5° lorsque les pressions des manomètres sont identiques fermer les vannes du by-pass, 6° fermer la vanne BP du compresseur sur l'arrière, 7° enlever les flexibles des vannes compresseur, 8° replacer les bouchons des prises pressostatiques, 9° mettre les vannes compresseur 1/4 sur l'avant si besoin est, 10° resserrer les presse-étoupes et remettre les bouchons de vannes, 11° nettoyer les éventuelles traces d'huile.

RECUPERATION DU FLUIDE, TRANSITION - SUBSTITUTION Comment récupérer le fluide? Deux possibilités: - par banc de récupération, - par bouteille tirée au vide

1) Par bouteille tirée au vide: - ramener le fluide à la bouteille départ liquide, - tirer au vide la bouteille de récupération, - déconnecter la ligne liquide de l’installation, - connecter la bouteille de récupération, - faire une chasse en fin de récupération par le robinet vapeur.

Récupération supérieure à 80 %

2) Par banc de récupération: Dans la mesure du possible, et pour gagner du temps, il est préférable d’utiliser une bouteille de récupération tirée au vide. Mais il est possible de travailler avec une bouteille de récupération possédant déjà du fluide, attention dans ce cas il faut être certain que le fluide de l’installation ne soit pas pollué. 21) Liste des opération à effectuer pour un transfert liquide: Pour la mise en place des flexibles, (schéma de transfert liquide) respecter les couleurs, et la position des balls valves. Si le groupe fonctionne toujours, dans le but de gagner du temps, il faut ramener le fluide à la bouteille départ liquide. Si la bouteille départ liquide ne possède pas de vanne 3 voies, il faut connecter le flexible rouge sur le départ de la bouteille et fermer le détendeur (dans ce cas les vapeurs dans la ligne liquide ne seront pas récupérées). Purge du flexible ROUGE / JAUNE: - ouvrir bouteille départ liquide (avant pour une vanne 3 voies, opération déjà effectuée pour ramener le fluide à la bouteille départ liquide), - ouvrir ball valve rouge, - purger le flexible rouge / jaune en desserrant le raccord jaune coté bouteille de récupération. 211) Début de la récupération: - ouvrir le robinet liquide sur la bouteille de récupération, - attendre l’égalisation des pressions entre l’installation et la bouteille de récupération (passage du fluide dans le voyant), - ouvrir le robinet vapeur de la bouteille de récupération, - ouvrir la ball valve bleue, - purger le flexible bleu / jaune en desserrant le raccord jaune coté vanne A (banc de récupération), - ouvrir la vanne A, - ouvrir la vanne D, - purger le flexible jaune et le banc de récupération en desserrant le raccord jaune coté manomètres, - ouvrir la vanne H.P. des manomètres. Démarrer le banc de récupération. 212) Fin de la récupération en phase liquide: - lorsque le voyant ne montre plus de passage de fluide à l’état liquide, - fermer le robinet vapeur de la bouteille de récupération, - fermer la ball valve bleue, - arrêt du banc de récupération (attention possibilité d’arrêt par le pressostat BP, il faudra le réarmer), - fermer les autres vannes du circuit de récupération.

SCHEME DE TRANSFERT LIQUIDE

22) Liste des opération à effectuer pour un transfert gazeux: Mise en place des flexibles: schéma de transfert gazeux (respecter les couleurs, et la position des balls valves). Début de la récupération: : - ouvrir les vannes HP et BP des manomètres, - ouvrir la ball valve bleue, - ouvrir la vanne A, - ouvrir la vanne D, - ouvrir la ball valve rouge, - ouvrir le robinet liquide de la bouteille de récupération. Démarrer le banc de récupération:

Pendant le transfert vérifier le passage de fluide au travers du voyant, s'il n’y a plus de passage ouvrir légèrement le robinet vapeur de la bouteille de récupération afin de la dégazer et de permettre au fluide condensé dans le banc de récupération de rentrer dans la bouteille de récupération par la vanne liquide. 221) Fin de la récupération en phase gazeuse: - arrêt du banc de récupération lorsque son manomètre BP indique zéro bar, - fermer les différents robinets et vannes. SCHEMA DE TRANSFERT GAZEUX

3) Procedure d’auto vidange du banc de recuperation et des differants flexibles: Avant toutes operations, il faut positionner les vannes B et C sur V.

Mise en place des flexibles: schéma d’auto vidange phase 1 (respecter les couleurs , et la position des balls valves) 31) Début de l’auto-vidange phase1: - ouvrir le robinet A - ouvrir le robinet vapeur de la bouteille de récupération 32) Auto-vidange phase1: - démarrer le banc de récupération, - fermer la vanne A lorsque son manomètre BP indique 0 bar, - fermer le robinet vapeur de la bouteille de récupération, - déconnecter le flexible bleue / jaune. Mise en place des flexibles: schéma d’auto vidange phase 2 (respecter les couleurs , et la position des balls valves). 33) Début de l’auto-vidange phase 2: - ouvrir le robinet A, - ouvrir le robinet vapeur de la bouteille de récupération, - ouvrir la ball valve rouge. 34) Auto-vidange phase 2: - démarrer le banc de récupération, - fermer la vanne A lorsque son manomètre B.P. indique 0 bar, - fermer le robinet vapeur de la bouteille de récupération, - féconnecter le flexible rouge / jaune.

ATTENTION: il faut vidanger le separateur d’huile du banc de recuperation avant de le ranger .

AUTO VIDANGE PHASE 1

AUTO VIDANGE PHASE 2

Lorsque l’on doit effectuer une récupération de fluide, quelle que soit la méthode utilisée, il ne faut jamais remplir la bouteille de récupération à 100%; mais se limiter à 80% de sa capacité. Après cette récupération il faut inscrire sur l’étiquette de la bouteille de récupération: - la quantité et le type de fluide récupéré, - ne jamais mélanger les différents fluides dans une même bouteille, - si l’on a un doute sur le fluide ou sur sa quantité, il faut à ce moment là utiliser une autre bouteille vide, - il ne faut pas oublier que l’on peut ramener une bouteille de récupération à son fournisseur quelle que soit sa quantité.

4) Méthode pour effectuer une transition: 1° Récupérer le fluide, 2° effectuer l’échange des modules (déshydrateur, voyant), 3° effectuer la vidange et l’échange de l’huile du compresseur, 4° tirer au vide l’installation, 5° charger et régler le détendeur si besoin. MATERIELS A CHANGER EN CAS DE TRANSITION

5) Méthode pour effectuer une substitution: 1° Récupérer le fluide, 2° effectuer le rinçage de l’installation (20% max. d’ancienne d’huile), 3° effectuer l’échange des modules (deshydrateur, voyant, détendeur, compresseur), 4° tirer au vide l’installation, 5° charger l’installation. MATERIELS A CHANGER EN CAS DE SUBSTITUTION

6) Méthode pour effectuer un rincage de l’installation: On appelle rinçage le faite de faire fonctionner une installation avec une charge d’huile neuve, pour éliminer l’ancienne huile. Pour passer de l’huile minérale à de l’huile ester, il faut effectuer une demi douzaine de vidange pour éliminer 80% de l’ancienne huile.

vidange du compresseur

charge en huile neuve (celle prévue pour l’application finale)

mise en route de l’installation

vidange et mesure du % d’ancienne huile

si le % et corecte, procéder aux opérations de substitution des matériels

7) Strategies pour le remplacement du R 12: INSTALLATIONS NEUVES R 22

R 134 a

INSTALLATIONS EXISTANTES R 401 A

R 409 A

R 134 a

TRANSITION

SUBSTITUTION

PROCEDURE DE RECONVERSION SIMPLE

PROCEDURE DE RECONVERSION SPECIALE

8) Stratégies pour le remplacement du R 502: INSTALLATIONS NEUVES R 22 BI ETAGES

R 404 A

INSTALLATIONS EXISTANTES R 402 A

R 408 A

R 404 A

TRANSITION

SUBSTITUTION

PROCEDURE DE RECONVERSION SIMPLE

PROCEDURE DE RECONVERSION SPECIALE

LES APPAREILS ANNEXES DU CIRCUIT FRIGORIFIQUE 1) La bouteille anti-coup de liquide ou bouteille d'aspiration:

11) Rôle: - Dans un premier temps, ce gros piège à liquide accumule l'huile et le fluide liquide, protégeant le compresseur des aspirations de liquide occasionnelles. - Dans un deuxième temps, il évapore le fluide liquide et ramène l'huile au compresseur. 12) Emplacement: Sur le tube d'aspiration le plus près possible du compresseur et disposé si possible dans le flux d'air du condenseur. 13) Une bouteille d’aspiration - Quand? - Lorsque la charge thermique de l'installation est variable, fabrique de glaçons, installation à plusieurs postes de froid, - lorsque la température d'évaporation est basse (chambre négative) avec un détendeur sans MOP, - lorsque l'installation possède une faible surchauffe (tube d'aspiration court et sans échange thermique), - lorsque l'installation possède un dégivrage par gaz chaud. 14) Fonctionnement:

Les vapeurs saturantes huilées se libèrent par gravité du fluide liquide et de l'huile dans la bouteille d'aspiration. Le compresseur aspire les vapeurs sèches à la partie supérieure de la bouteille. Un petit orifice percé dans le tube d'aspiration à la partie basse de la bouteille permet en fonctionnement le retour permanent de l'huile. L'évaporation du fluide liquide obtenue par la chaleur ambiante extérieure, elle est améliorée si la bouteille est placée dans le flux d'air du condenseur. La bouteille anti-coups de liquide nécessite un apport de chaleur supplémentaire dans les régions froides (local des groupes non chauffé en montagne). Cette chaleur peut être apportée par un cordon chauffant enroulé à la partie basse de la bouteille d'aspiration ou par un serpentin du liquide HP associant l'échangeur de chaleur et la bouteille d'aspiration. 15) Montage: Choix du modèle: hoisir un appareil ayant un diamètre de raccordement, égal ou supérieur au diamètre du tube d'aspiration et ensuite une puissance voisine de celle du compresseur. a tuyauterie sortant de la bouteille d'aspiration doit toujours descendre vers l'aspiration du compresseur pour permettre le retour permanent de l'huile. e petit orifice percé dans le tube d'aspiration est souvent accessible par l'intérieur d'un des deux raccordements ou par une vis de visite.

2) Le tube sécheur: 21) Définition: C'est la partie du tube d'aspiration à l'intérieur de la chambre. 22) Utilité: Il permet d'évaporer les dernières gouttelettes sortant de l'évaporateur à certaines périodes du cycle de fonctionnement (démarrage en particulier). 23) Avantage: Protége le compresseur des coups de liquide; permet d'augmenter la puissance frigorifique de l'évaporateur par: - éloignement du bulbe du détendeur de la sortie d'évaporateur; - déplacement de la surchauffe de l'évaporateur dans le tube sécheur. Ainsi l'évaporateur sert totalement et uniquement au changement d'état. 24) Montage: Disposer une partie du tube sécheur dans le courant d'air entrant de l'évaporateur; dans sa deuxième partie respecter une légère pente en direction du compresseur ou disposer un ou plusieurs pièges à huile.

25) Longueur du tube sécheur: Avec le bulbe installé au un tiers sur le tube sécheur, sa longueur minimum est fonction de son diamètre et de la température d'évaporation. DIAMETRE DE L'ASPIRATION

LONGUEUR MINIMUM DU TUBE SECHEUR EN METRES Chambre positive

Chambre négative

3/8

2

3

1/2

2,5

4

5/8

3,5

5

3/4

4

6

3) Bouteille reservoir liquide:

31) Rôle: Recevoir le fluide liquéfié venant du condenseur, assurer l'alimentation en liquide au détendeur grâce à son tube plongeur et contenir les variations de charges dû aux conditions climatiques. 32) Conception: En tôle d'acier ils ont des dimensions qui leur permettent de contenir la charge en fluide de l'installation. Dans les groupes ménagers hermétiques fonctionnant avec un tube capillaire, le réservoir est supprimé. Le fluide liquéfié va directement du condenseur à l'évaporateur. Dans ce cas particulier, le condenseur doit avoir une capacité suffisante pour contenir la charge du fluide et éviter aussi les surpressions qui pourraient résulter d'une obstruction du tube capillaire.

4) Le voyant liquide:

41) Description:

Constitué de laiton avec à chaque extrémité un raccord à visser ou à braser, et au centre d'un hublot de visualisation avec à l'intérieur une pastille chimique réactive à l'humidité.

42) Rôle: 1° Renseigne sur la présence d'humidité dans le circuit: - pastille verte = circuit sain

- pastille jaune = circuit humide à partir: de 35 PPM pour le R12 de 125 PPM pour le R22 2° Permet de visualiser l’état du fluide (un manque de fluide par l'apparition de bulles dans le voyant). 43) Choix d’un voyant liquide: En fonction du diamètre de la tuyauterie. Peut être à visser ou à brasser et sans visualisation d'humidité pour le voyant d'huile.

5) L'échangeur de chaleur: Dans une installation frigorifique deux transferts de chaleur sont souvent nécessaires. SOUS-REFROIDIR au maximum le liquide arrivant au détendeur. SURCHAUFFER quelques fois les vapeurs aspirées au compresseu

51) Pourquoi un sous-refroidissement maximum? Car la chaleur enlevée dans la chambre est égale à la chaleur de vaporisation du liquide-chaleur ôter au liquide dans le détendeur. 52) Quand surchauffés les vapeurs aspirées? La surchauffe s'impose afin de: - Terminer l'évaporation des vapeurs saturantes dans le tube d'aspiration et éviter l'entrée de gouttelettes de fluide dans le compresseur. - Dégazer les retours d'huile. - Suppléer l'apport calorifique du tube sécheur. La surchauffe devient nuisible si: l'on surchauffe des vapeurs sèches dans le tube d'aspiration, le volume massique du fluide augmente diminuant la masse volumique et la puissance frigorifique du compresseur. 53) Conception:

1: Chambre externe 2: chambre interne

Dans la chambre interne 2 se trouvent des sections à ailettes décalées, ce qui permet d’obtenir un passage des gaz en turbulence avec une résistance de passage minimale. Le passage est direct sans changement de direction ni poches d’huile. A travers l’étroit espace environnant 1, le réfrigérant circule à contre courant des gaz. Un fil incorporé commande le passage et assure l’échange de chaleur max. Comme le liquide chaud traverse la chambre à l’intérieur de l’enveloppe extérieure, celle-ci est normalement protégée contre la condensation. Deux tubes concentriques recouverts d'ailettes assurent un bon échange thermique entre les deux fluides circulant à contre courant. Plus simplement en rapprochant le tube d'aspiration de celui de la ligne liquide sans une même gaine isolante, l'installateur conçoit un échangeur de chaleur. Dans le froid ménager le tube capillaire passe dans le tube d'aspiration. 54) Montage de l’échangeur: Le petit diamètre à chaque extrémité se raccorde sur la ligne liquide, le plus gros diamètre sur l'aspiration. La position de l'échangeur est sans importance, toutefois trois règles à respecter: - le placer à l'intérieur de la chambre et après le bulbe du détendeur en BP et avant la vanne solénoïde en HP. - les fluides doivent circuler à contre courant. - la partie BP ne doit pas présenter de piège à huile.

En cas de brasage envelopper le corps de chiffon humide et utiliser une brasure ayant une température de fusion inférieure à 600°C (exemple Castolin 1802). 55) Choix de l’échangeur: La puissance de l'échangeur doit être égale à la puissance de l'évaporateur en ayant toujours des raccordements correspondants ou supérieurs au tube.

6) Séparateur d'huile:

61) Rôle: Séparer l'huile des vapeurs surchauffées refoulées par le compresseur et la ramener au carter. 62) Un séparateur d’huile quand et pourquoi? Chaque fois que l'on désire éviter l'entraînement de l'huile du carter compresseur dans les éléments du circuit. Son installation permet: - de maintenir une faible concentration d'huile dans le fluide maintenant une bonne conduction thermique aux deux échangeurs (∆t faible), - d'éviter les risques d'usure mécanique anormale du compresseur par manque d'huile. 63) Fonctionnement:

631) Séparation de l'huile et des vapeurs: L'efficacité de la séparation est due à la simultanéité de plusieurs actions. - Réduction importante de la vitesse des vapeurs surchauffées huilées par augmentation du diamètre du conduit. - Changement de direction (chicanes). - Filtration par treillis métallique et décantation dépôt de l'huile par gravité. - L'enveloppe métallique réchauffée par les vapeurs surchauffées facilite le dégazage de l'huile décantée. 632) Retour de l'huile au compresseur: L'huile décantée est rassemblée au fond du séparateur,

un flotteur soulevé par le niveau d'huile ouvre une vanne à pointeau, l'huile à la HP est chassée par un tube 1/4 ou 3/8 vers le carter du compresseur à la BP. 64) Raccordement: Le séparateur monté vertical se raccorde sur le refoulement du compresseur. L'entrée se fait par le bas et la sortie par le haut. Un troisième tube (1/4-3/8) relie le bas du séparateur au carter du compresseur et se nomme le retour d'huile. 65) Au montage: Disposez sur le retour d'huile un voyant vertical pour visualiser facilement les retours intermittents d'huile ainsi qu'une vanne à main pour isoler le séparateur en cas de démontage. Remplir le séparateur avec une huile de même qualité que le groupe jusqu'à ouverture du pointeau. 66) Choix du modèle: Choisir un appareil ayant un diamètre de raccordement, égal ou supérieur du diamètre du tube de refoulement puis une puissance voisine de celle du compresseur. Les raccordements commandés à part sont droits ou en équerre. 67) Le montage d’un séparateur d’huile est souhaitable sur une installation: - Commerciale ou industrielle lorsque le compresseur n'est pas équipé de réchauffage carter. - Chargée avec un fluide dont la miscibilité est très faible avec l'huile (R22 - R502). - De puissance élevée où la dépense se justifie. - A basse température d'évaporation (négative).

7) Les filtres déshydrateurs: Dans un circuit frigorifique exécuté dans les règles de l'art (parfaitement étanche et déshydraté), aucune trace d'humidité ne devrait apparaître. Néanmoins, après un certain temps de fonctionnement, il peut y avoir des traces d'humidité à l'intérieur du circuit. 'humidité est toujours néfaste lorsque l'on utilise des fluides chlorofluorés dont aucun n'est miscible avec l'eau. 71) Inconvénients: Les conséquences de la présence d'humidité dans le circuit frigorifique sont: - blocage du pointeau du détendeur, - détérioration de l'huile, - hydrolyse du fluide frigorigène.

711) Blocage par glaçons: L'humidité passe dans le réfrigérant et se trouve entraînée dans l'étage de réfrigération où elle prend la forme d'un léger brouillard qui donne lieu à la formation de cristaux de glace au point d'expansion (détendeur). Ces cristaux de glace vont freiner ou même bloquer l'écoulement de réfrigérant, entraînant la diminution ou l'arrêt total du refroidissement. A mesure que le détendeur se réchauffe en l'absence de réfrigérant, le glaçon fond et passe à travers celui-ci. Le réfrigérant recommence alors à s'écouler jusqu'au moment où l'humidité revient au détendeur et recommence à former des cristaux de glace. En conséquence, on obtient un refroidissement intermittent.

712) Détérioration de l'huile: Ce fluide constitue une exception à la règle selon laquelle l'huile et l'eau ne se mélangent pas. En réalité, l'huile de réfrigération présente une affinité pour l'humidité qu'elle absorbe rapidement si on la laisse au contact de l'air. L'eau transformée en acide émulsionne avec l'huile de réfrigération, les deux éléments formant un mélange fin de globules extrêmement petits. C'est ce que l'on appelle le "sludging" de l'huile, phénomène qui réduit considérablement sa capacité de lubrification. 713) Hydrolyse du fluide frigorigène: En présence d'eau les fluides halogénés libèrent des acides fluorés et des acides chlorés. Le fer et l'aluminium, éléments constituants les compresseurs agissent comme catalyseurs et accélèrent cette réaction. Ces acides naissants forment avec les métaux constitutifs de l'installation, des sels métalliques et des oxydes qui se déposent sur la paroi interne des tubes. Ces dépôts provoquent une diminution de l'échange thermique le gommage des clapets du compresseur, le grippage des pistons, une usure anormale des paliers, le bouchage des filtres,etc...En ce qui concerne les compresseurs semi-hermétiques et hermétiques, la détérioration de l'isolant du moteur est l'inconvénient majeur résultant de la présence d'humidité. 72) Quels moyens pour la déshyratation? Les procédés utilisés peuvent être classés en deux groupes: - les moyens physiques (tirage au vide), - les moyens chimiques (matières déshydratante). Les matières déshydratantes: - l'oxyde de calcium, - l'alumine activée ou oxyde d'aluminium, - le gel de silice, - les cribles moléculaires (cristaux d'alumino-silicate à 4 angstrong = 4x 10-7 mm), - les cartouches solides (aggloméré de substance déshydratante). Pour les fluides chlorofluorés les produits utilisés actuellement sont le gel de silice (silicagel) et les cribles moléculaires.

73) Isotherme d'adsorption d'eau sur les trois agents chimiques à 25°C:

capacité déshydratante Tamis moléculaire

Gel de silice

Alumine activéé

% d'humidité relative 74) Les filtres déshydrateurs monoblocs: Les filtres déshydrateurs monobloc à cartouche solide anti-acide ont une qualité de filtration très élevée. L'humidité, l'acide (air-eau-chaleur), les boues (décomposition de l'huile), le vernis intérieur des tubes et des enroulements, le décapant des brasures et les copeaux métalliques sont piégés par l'oxyde d'alumine et le crible moléculaire constituant la cartouche filtrante.

2 Ressort

3 cartouche solide

4 filtre polyester

6 plaque ondulée à trous

Certains gros déshydrateurs sont démontables et permettent l'échange de la cartouche uniquement.

1 Boulon de bride 2 Couvercle avec ressort 3 Joint 4 vis moletée 5 plaque de serrage 6 joint

7 cartouche solide 8 porte bloc avec maille 9 Plaque 10 carter 11 toile de 150 mailles

741) Choix: Le choix du raccordement est en fonction du diamètre de la tuyauterie liquide. Le volume est proportionnel à la quantité de fluide contenue dans l'installation. Ils existent avec des rapports à visser mâle ou à souder femelle. 742) Montage: Il doit être monté sur la ligne liquide et alimenté dans le sens de la flèche. Uniquement pour les charges granuleuses de la cartouche, la position verticale et l'alimentation de haut en bas doivent être respectées. Par le bruit de friction des grains dus à l’agitation, on peut identifier avant son montage un déshydrateur à charge granuleuse.

743) Périodicité d’échange:

Sur une installation neuve, le déshydrateur installé doit être échangé après une période de fonctionnement d'environ quinze jours. Délai moyen pour piéger un maximum d'impuretés dues au montage et se saturer partiellement. En dépannage, l'échange est conseillé à chaque ouverture de circuit (sauf la pose des manomètres) et lorsqu'un fluide extérieur a pénétré dans le circuit (air, eau ou fluide frigorigène différent). En cas de forte humidité, un deuxième déshydrateur peut être installé à l'intérieur de la chambre froide, le froid améliorant le pouvoir déshydratant. Retirer (après échange si nécessaire) ce déshydrateur après quelques cycles de fonctionnement. 744) Conclusion: Fondamentalement, l'humidité peut être visible ou invisible. L'humidité visible, c'est l'eau que l'on aperçoit à l'oeil nu, qu'elle prenne la forme de liquide, de pluie, de nuages, de vapeurs, etc. De temps à autre, on peut trouver de l'eau dans une installation, mais c'est assez inhabituel. L'humidité invisible, c'est la vapeur d'eau que l'on ne peut apercevoir. Cette forme d'humidité existe partout, dans tous les solides, tous les liquides et tous les gaz. Sa teneur dans l'air s'exprime sous forme d'humidité relative. C'est cette humidité invisible qui engendre les principales difficultés dans les installations frigorifiques. Une simple goutte d'eau peut paraître inoffensive mais, pour une installation frigorifique, c'est une véritable catastrophe, l'ennemi numéro un que doivent combattre les spécialistes en appareils de refroidissement. Ce qui fait de cette humidité un ennemi si redoutable, c'est qu'elle peut pénétrer facilement dans une installation alors qu'il est difficile de l'en faire sortir. On voit ainsi combien l'humidité peut représenter une catastrophe dans une installation frigorifique. Elle est responsable des blocages par glaçons, de la corrosion, détériore les soupapes, forme des acides, lesquels entraînent l'apparition de boues qui, à leur tour, obstruent les filtres, les soupapes, et les tubes. Il n'est guère surprenant qu'on considère l'humidité comme l'ennemi n°1 d'une installation frigorifique. Pour supprimer les problèmes dus à l'humidité, il convient de prendre des précautions et des mesures destinées à éliminer celle-là dans une installation et pour ce faire, l'un des moyens les plus efficaces consiste à utiliser de l'azote et effectuer un tirage au à vide poussée pour déshydrater au maximum. 75) Les filtres déshydrateurs de nettoyage spécial "grillage compresseur": Il s'agit d'un filtre monobloc que l'on installe temporairement sur la conduite d'aspiration. Il est équipé de deux prises de pressions pour contrôler le ∆p afin de déterminer son degré de saturation.

Applications: Ses applications sont: - nettoyage,

- décontamination, - dépollution du fluide frigorigène. Il est recommandé de l'utiliser pour: - les groupes hermétiques, - lors de la mise en route d'une installation neuve ou rénovée Fonctionnement: Un aimant permanent à l'entrée assure le piégeage immédiat de toute particule d'acier. Une cartouche filtre spéciale garantie une filtration inférieure à 10µ. La présence d'alumine activée, de tamis moléculaire, de charbon actif et de gel de silice permet d'adsorber l'humidité, les acides, de retenir les résidus et les boues d'huile, de fixer les cires. 76) les filtres déshydrateur réservoir de liquide: Il s'agit d'une combinaison de deux composant en un seul produit: - le filtre monobloc anti-acides, - le réservoir de liquide.

Cet organe assure une économie appréciable en accessoire, main-d'oeuvre et espace. Toute fois il est réservé aux petites puissances.

Recommandation: Le montage doit se faire exclusivement en position verticale avec entrée du fluide frigorigène par la partie supérieure.

8) Les vannes électromagnetiques:

81) Généralités: La vanne électromagnétique également appelée vanne solénoïde ou électrovanne est placée en différents endroits du circuit frigorifique et des circuits secondaires pour conduire de façon automatique la circulation d'un fluide. Elle est le plus souvent asservie au fonctionnement de l'installation. 811) Description: Elle est composée d'un corps à deux ou trois voies et d'une partie électrique comportant une bobine électromagnétique. Il existe différents types de vannes suivant le diamètre de l'orifice à obturer. 812) Rôle: Elle établit la circulation du fluide quand le compresseur est mis en service et l'interrompt quand il est arrêté. 82) Vanne à commande interne: 4: Bobine 16: Induit 18: Clapet de vanne 28: Joint 36: Broche AMP 37: Prise AMP 40: Capuchon 49: Corps de vanne 52: Bouchon verrouillage 83: siège

821) Description: La vanne comprend: un corps en laiton matricé, en acier matricé ou en fonte pour l'ammoniac, avec un raccord d'entrée et de sortie. Une bobine placée autour d'un tube en métal amagnétique, à l'intérieur du tube, une masselotte en fer doux qui joue le rôle de plongeur, qui porte à sa partie inférieure une pastille en caoutchouc synthétique ou de Téflon formant clapet qui repose sur son siège. 822) Fonctionnement: La bobine n'étant pas sous-tension au repos, la masselotte portant le clapet repose sur son siège. La bobine est sous-tension, la masselotte est appelée par le champ magnétique et libère l'orifice de passage du fluide. La force attractive de la bobine étant faible, cette disposition ne peut être appliquée qu'aux petits orifices de 3 à 4 mm. 83) Vanne à servocommande à membrane:

831) Description: Elle est utilisée pour une conduite de grand diamètre. L'obturation du fluide est obtenue par une membrane. Elle est constituée d'une bobine électromagnétique dans l'axe de laquelle se déplace un plongeur entraînant un clapet de fermeture de l'orifice pilote de la membrane. 832) Fonctionnement: Au repos, le clapet obture l'orifice pilote. Grâce au trou d'égalisation percé dans la membrane, la pression au-dessus et au-dessous du clapet est la même. A l'alimentation de la bobine, le champ magnétique crée appelle le plongeur entraînant le clapet qui libère ainsi l'orifice pilote. Le fluide situé audessus de la membrane s'écoule et la pression en amont soulève ainsi la membrane libérant ainsi le passage principal. A l'ouverture de l'interrupteur automatique, l'induit tombe sur l'orifice pilote et le ferme, la pression remonte au-dessus de la membrane et devient égale à la pression amont. Le poids de la masselotte rend alors la force de fermeture prépondérante. Elle est utilisée pour des orifices de 6 à 20 mm.

84) Vanne à servocommande à piston:

18: Clapet de vanne 53: Tige ouverture manuelle 73: Trou d’égalisation 75: Canal pilote 80: Membrane servo-piston

VANNEAPISTONACLAPETPILOTE

piston

orifice pilote

orifice de remplissage

841) Description: Identique à la vanne à servocommande à membrane sauf que la membrane est remplacée par un piston disposant d'un orifice pilote et d'un orifice de remplissage. 842) Fonctionnement: Il est identique à la vanne servocommande à membrane, le piston remplaçant alors la membrane. Pour l'ouverture de la membrane ou du clapet, il est nécessaire d'avoir une pression différentielle de 20 à 50 mb entre les forces amont et aval du clapet principal. Les orifices de passage ont un diamètre de 25 à 50 mm

85) Choix d’une électrovanne: Déterminer: - le type de raccordement (à souder, ou visser, mâle ou femelle), - le diamètre du raccord, - la tension d'utilisation, - la fréquence, - la température du fluide véhiculé (détérioration des clapets et membranes à haute ou basse température, étanchéité du système électrique par presse étoupe de raccordement en cas de condensation ou production de vapeur d'eau). 86) Montage: Toujours horizontal pour assurer la retombée du clapet hors tension, alimentée dans le sens de la flèche, bobine étanche et raccordement par presse étoupe en cas de condensation. Montage d'un filtre en amont pour les vannes à commande directe. 87) Utilisation principale: Essentiellement sur la ligne liquide où le diamètre est inférieur à la ligne aspiration. Elle doit être proche du détendeur afin d'interrompre l'alimentation de ce dernier une fois hors tension. 88) Branchement électrique: 881) Branchement en parallèle sur le groupe frigorifique: Elle évite à l'arrêt du groupe le remplissage de l'évaporateur en cas de défaut du détendeur. 882) Branchement permettant de vider l'évaporateur à chaque cycle Appelé "Pump Down": La vanne solénoïde commandée par thermostat arrête l'alimentation en liquide, le groupe aspire et vide l'évaporateur, le pressostat BP arrête le groupe. Au démarrage, le thermostat ferme et alimente la vanne, la BP remonte et le pressostat BP permet le démarrage du groupe. Ce système évite les surpressions dans l'évaporateur au dégivrage et protège le compresseur d'une éventuelle aspiration de liquide. 883) Branchement permettant un dégivrage par gaz chauds: Une électrovanne commandée par horloge est placée sur les gaz chauds à l'entrée du condenseur, par un contact inverseur, la vanne solénoïde placée sur la ligne liquide est coupée. Une conduite est alors nécessaire entre l'entrée condenseur et l'entrée de l'évaporateur en aval du détendeur. 884) Branchements divers: Temporisé et monté sur le retour d’huile (entre le séparateur et le carter compresseur). Cas d’installation sans résistance de carter. Temporisé et monté en parallèle sur le compresseur. By-pass du compresseur au démarrage afin de limiter les pressions et les surintensités.

GENERALITE SUR LA REGULATION Définition: C’est maintenir une grandeur physique à une valeur constante pour optimiser une installation, afin de réaliser des économies d'énergie.

1) Qu'est-ce que la regulation? C'est prendre en compte la grandeur physique, vérifier si elle change et dans ce cas agir pour la ramener à sa valeur initiale. Vision schématique:

décide s'il fait trop chaud ou trop froid

agit sur la vanne

reçoit la température

capte la température

vanne du radiateur

2) Composition d’une boucle de régulation: Une boucle de régulation c’est: un organe de détection, un organe de réflextion, un organe de réaction. Une boucle de régulation comporte au minimum les éléments suivants: La sonde: c’est le capteur plus le transmetteur, l’information donnée par la sonde est la mesure. Le régulateur: compare la mesure par rapport à la consigne, en fonction de l’écart entre la consigne et la mesure, il réagit en tout ou rien, ou proportionnellement. Il réagit toujours par rapport à l’écart MESURE CONSIGNE. L’actionneur: l’élément moteur, il n’agit jamais sur le procédé, il agit sur l’organe de réglage. L’organe de réglage: agit sur le procédé.

3) Vision théorique: Le signal mesuré est raccordé à la borne mesure du régulateur, l’autre étant le point de consigne. Le régulateur réagit toujours par rapport à l’écart mesure consigne. rég u la tio n tem p éra tu re d’a m b ia n ce pro céd é gra n deu r pertu rba trice

o rg a n e d e rég la ge a ctio nn eu r

g ra nd eu r rég la nte

sign a l sortie régu lée

son d e d ’a m bia n ce + con sig ne

m esu re

déb it d’ea u ch a u d e

4) Les différentes boucles: 41) Boucle fermée ou a postériorie (après variation): Sonde mesure est placée au contact de la grandeur réglée.

42) Boucle ouverte ou appriorie (avant variation): Sonde mesure est placée au contact de la grandeur perturbation principale.

43) Boucle cascade: Boucle ouverte + boucle fermée (point de consigne variable).

0 a 200L

pour 4 m il faut 0L ‘’ 2 m ‘’ ‘’ 100 L ‘’ 1m ‘’ ‘’ 200 L

2m

2

0 = mini 100L = normale 200L = maxi

consigne = 2m

Pour avoir le phénomène de point de consigne variable on connecte le signal de sortie régulée du régulateur maître, au signal de consigne du régulateur esclave. Il n’y a qu’une seule sortie régulée. 44) Boucle SPLIT-RANGE ou boucle de régulation ETAGE:

r ég u la tio n d e tem p ér a tu r e d e so u ffla g e

+

10 a 50%

-

50 a 100%

d e la so r tie r ég u lée m esu re co n sig n e

45) Boucle fermée avec compensation:

T ° d ép a rt g ra n d e u r ré g lé e prod . ea u cha u de u t il is a t i o n eau chau de m esu re c o n sig n e

s i g n a l s o r t ie r é g u lé e G .p e r tu r b

lo i

5) La sonde: La sonde est constituée de deux éléments: du capteur et du transmetteur. Le capteur récupère l'information, le transmetteur traduit cette information en un signal que le régulateur pourra interpréter. Ce signal s'appelle le SIGNAL MESURE. 51) Le capteur: C’est l’élément sensible. PTC si la T° augmante la résistance augmente, NTC si la T° diminue la résistance augmente. NI 1000 Nickel 1000 Ω à 0°C sauf JONHSON 21°C. PT 1000 Platine 1000 Ω à 0°C PT 100 Platine 100 Ω à 0°C (elles ont une sensibilité plus grande). Les sondes pneumatiques: Elles transmettent au régulateur un signal standard de 3 à 15 PSI (0,2 à 1 b).

Les sondes électriques: Il en existe deux sortes: les sondes actives (alimentées), les sondes passives (non alimentées). Les sondes passives: (sondes ohmiques), PTC 100 - PTC 1000.

Les sondes actives.

52) Le transmetteur: Il convertit la résistance en un signal de régulation standardisé: en électrique: de 0 à 10V, de 0 à 20 mA, de 4 à 20mA, en pneumatique: de 3 à 15 PSI (0.2 à 1b).

6) Le régulateur: Il est composé: d’un comparateur et d’un amplificateur. 61) Le comparateur: il compare la mesure à la consigne, la mesure est un signal de régulation qui provient de la sonde de mesure, la consigne est locale ou à distance. Pour régler le comparateur il faut obligatoirement connaître la plage de la sonde pour régler la consigne. Lorsque l’on choisi une sonde il faut choisir celle dont la valeur corresponde au milieu de la plage de mesure. Le comparateur mesure toujours l’écart mesure consigne

62) L’amplificateur: Il récupère le signal: MESURE - CONSIGNE ⇒ action directe, ou CONSIGNE - MESURE ⇒ action indirecte. Ceci détermine le sens d’action. si la T° +

il faut ouvrir la vanne

NF

il faut fermer la vanne

NO

donc action inverse

si la T° -

si la T° +

il faut ouvrir la vanne

NF donc action directe

donc action directe

si la T° -

il faut ouvrir la vanne

NO donc action inverse

7) La valeur d’équilibre: C’est la valeur de sortie du régulateur lorsque MESURE = CONSIGNE. - elle peut être non réglable, mais il faut la connaître, - soit réglable mais imposable, - soit totalement réglable. Exemple: quand mesure = consigne valeur envoyée sur l’actionneur: pour une NF = 0V (pour une régulation 0à 10V) Elle sert à avoir une stabilité de régulation, sa valeur dépend du procédé et du matériel.

8) Algorithme de régulation (mode de régulation): L'algorithme de régulation est le pourcentage du signal de sortie régulé en fonction du signal entré/mesure. Il existe deux sortes d'algorithme de régulation: 81) à action discontinue 0 ou 1 Il ne prend que deux états stables, mini et maxi, c’est une régulation tout ou rien. so rtie ré g u lé e 10V 1

a c tio n d ire c te

D IF F 0V

0 0

-2 0 4V

T ° a m b ia n te 10V

C O N S IG N E

so r tie r é g u lé e 10V 1

a c tio n in d ir e c te

D IF F 0V

0 0

-2 0 4V

T ° a m b ia n te 10V

C O N S IG N E

82) à action continue. C’est une régulation discontinue avec une contre-réaction. La sortie régulée évolue de 0 % à 100 % tout en prenant tous les états stables entre 0 % à 100 %. e x e m p le : N F c h a u d a c tio n n e u r 0 -1 0 V v a le u r d ’ é q u ilib r e 0 V

15 10V 100 % g a in 3

0V

0 % 0 0 3 m in i

20 5 9

BP 4 0 °C 10V 15PSI m axi

LES DETENDEURS 1) Le détendeur capillaire: Le détendeur capillaire permet d’assurer la détente du fluide frigorigène et l’alimentation de l’évaporateur en fluide détendu. Il relie le condenseur avec l’évaporateur. Ce mode d’alimentation est réservé aux installations frigorifiques de faible puissance, ils sont actuellement utilisés sur des installations de plusieurs milliers de watts desservies par des motocompresseurs hermétiques. La détente du fluide frigorigène est obtenue par chute de pression lors de son passage dans le tube. Afin d’éviter une vaporisation partielle dans le tube, celui-ci fait corps avec la tuyauterie d’aspiration; la formation de bulles gênerait la circulation du fluide. A l’arrêt du compresseur nous aurons continuité de débit jusqu’à égalisation des pressions entre condenseur et évaporateur, cela facilitera ultérieurement un démarrage du compresseur et permettra l’utilisation d’un moteur à faible couple de démarrage; par contre l’utilisation d’un tube capillaire exclut la possibilité de réserve de liquide condensé entre le condenseur et le tube capillaire car à l’arrêt le fluide liquide s’écoulerait dans l’évaporateur, l’engorgerait et pourrait provoquer des coups de liquide au compresseur. Le débit d’un tube capillaire et les conditions dans lesquelles il alimente un évaporateur dépendent de facteurs divers et étrangers à la variation de la charge calorifique. En premier lieu la perte de charge trop faible, c’est à dire avec un capillaire trop court. Nous risquons des entraînements de gaz et des condensations dans l’évaporateur, d’où suralimentation de celuici. Perte de charge trop forte, c’est à dire un capillaire trop long. Le condenseur se remplie excessivement de liquide et son efficacité diminue, l’évaporateur étant sous alimenté la pression décroît jusqu’à obtention d’un régime stable de travail pour le compresseur et cela au détriment du rendement globale de l’installation. Une augmentation de pression de condensation peut provoquer également une suralimentation de l’évaporateur, par contre, une condensation à température trop basse, donc à pression trop faible, provoquera une sous alimentation. Les influences de ces éléments extérieurs à la variation de la charge calorifique nous montrent que le tube capillaire ne permet pas un ajustement automatique du débit de fluide à l’évaporateur en fonction de la charge calorifique de celui-ci, d’où nécessité de faire appel à d’autres appareils qui permettront d’obtenir cet ajustement de débit afin d’assurer un fonctionnement souple de l’installation en fonction de la charge calorifique fournie par l’évaporateur. Ces considérations font ressortir pourquoi l’alimentation par tube capillaire est réservé aux évaporateurs dont la charge calorifique varie peu et pour des puissances frigorifiques modestes. Si l’on ne dispose pas pour fabriquer le capillaire de remplacement de tube de caractéristiques identiques à celui d’origine, la longueur approximative du nouveau capillaire peut être calculée: pour le R12: L1 = L0 (d1/d0) avec L1: longueur du nouveau capillaire de diamètre d1 en mm L2: longueur de capillaire de diamètre d0 en mm 2) Notions générales sur les détendeurs thermostatique: 21) fonction: Il est le point de séparation de la haute et basse pression. Il doit laisser passer la quantité exacte de liquide (de façon à maintenir constante la MMS Minimal Signal Stable) pouvant être vaporisé dans

l’évaporateur et aspiré au compresseur. Il entretien une surchauffe à l’évaporateur protégeant ainsi le compresseur des coups de liquide. La surchauffe à l’évaporation est la différence de température entre la température d’évaporation de la dernière gouttelette de liquide et la température des vapeurs au niveau du bulbe du détendeur. La surchauffe moyenne est comprise entre 3 et 5°C. 22) Montage: Il doit être placé à l’entrée et le plus près possible de l’évaporateur. Son bulbe bien fixé doit avoir un bon contact thermique à la sortie de l’évaporateur sur le tube d’aspiration afin d’enregistrer en permanence la température des vapeurs quittant l’évaporateur. Montage du bulbe en fonction du diamètre des tuyauteries:

de 3/8’’ à 5/8’’

de 3/4’’ à 7/8’’

de 1’’ à 1’’ 1/4

Il ne faut surtout pas monter le bulbe dans la position qui correspond à 6 heures car, entre autres, le retour d’huile venant de l’évaporateur peut gêner le signal du bulbe. Le bulbe doit détecter la température de la vapeur d’aspiration surchauffée et ne doit pas être placé de manière à être influencé par des sources de chaleur étrangères telles que: -air de retour, -moteur de ventilateur ou de conduite d’aspiration, -ouverture de porte, sinon l’isoler. Le bulbe ne doit pas être monté à coté d’une masse métallique (effet d’accumulation de chaleur) mais 30 cm avant et après un échangeur de chaleur. On doit toujours le placer après le collecteur d’aspiration. Toujours le fixer avec la bride livrée avec le détendeur, ficelle, fil de fer où ruban adhésif sont à proscrire.

3) Action du débit masse sur le détendeur thermostatique: 31) Premier principe de base: plus le ∆p au détendeur est important plus celui-ci laisse passer de fluide. cas n°1 avec un ∆p de 2 bar

cas n°2 avec un ∆p de 4 bar

32) Deuxième principe de base: Pour un orifice de diamètre constant la surchauffe augmente au fur et à mesure que la pression d’évaporation diminue. P ∆p ∆p ∆p

T -2 0

0 +10

33) Le débit masse est constant en tout point de l’installation. Il existe deux formules pour le calculer: 331) au compresseur: qm = Vasp / v’ = (Vb x ηv) / v’ Nous avons bien si Po diminue le taux de compression augmente et le rendement volumétrique diminue. ηv = 1- 0.05 T T = Pk / Po Règle sur le débit masse au compresseur: le débit masse du compresseur diminue au fur et à mesure que la pression d’évaporation diminue. Car le volume massique en phase vapeur augmente inversement à la pression d’évaporation, le rendement de l’installation diminue lorsque la pression d’évaporation diminue puisque le volume balayé de l’installation reste constant. 332) au détendeur: qm = A S √ Pk-Po A: constante en fonction du détendeur et du fluide, S: section de passage.

Règle du débit masse au détendeur: Le débit masse au détendeur augmente au fur et à mesure que la pression d’évaporation diminue, car (Pk-Po) augmente lorsque la pression d’évaporation diminue donc (√ Pk-Po ) augmente. Il faut toujours faire en sorte d’avoir l’égalité entre les deux débits masse, si le détendeur laisse passer trop de fluide le compresseur prend des coups de liquide et s’il n’est pas assez alimenté la puissance frigorifique diminue. Q0 EVAPO RAT EUR 2000 W CO M PRESSEUR 1750 W 1500 W point de fonctionnement

1250 W 1000 W -10

-15

-20

-30

-40

T0

Dans cet exemple il faudra choisir un détendeur d’une puissance de 1850 W pour une température d’évaporation de -30°C, et bien sûr en fonction de son ∆P.

4) Complément d’information: Le passage offert au liquide est rétréci (parfois inférieur au millimètre), il débouche coté évaporateur, dans une tuyauterie de diamètre nettement plus important, donc dans un volume bien plus important, que celui occupé par le liquide avant la traversée du détendeur. Ceci provoque une forte chute de pression. Elle passe par exemple de 16 à 2 bar, soit un ∆p de 14 bar. Le fluide se détend dans le grand volume qui lui est offert et, pour occuper tout l’espace il se vaporise partiellement ( 20 % ), en réalité le fluide frigorigène se vaporise pour absorber sa température. Exemple: à l’entrée du détendeur on a 1 kg/h de liquide à 25°C, à la sortie du détendeur on a 1 kg/h de liquide à -10°C. Pendant la traversée du détendeur, il n’y a pas d’échange de chaleur avec l’extérieur ce qui fait que l’enthalpie est la même à l’entrée et à la sortie du détendeur. Comme il n’y a pas d’apport de chaleur par l’extérieur pendant ce temps extrêmement court, pour se vaporiser il ne peut prendre la chaleur nécessaire à sa vaporisation qu’à lui même. C’est ainsi qu’une partie du liquide se vaporise pour refroidir l’ensemble.

5) La surchauffe: Avant de commencer à régler un détendeur il faut avoir pris connaissance du réglage usine de celuici. Par exemple le Danfoss et régler pour une surchauffe de 4 à 6°C avec un bulbe à 0°C. Attention sa valeur varie en fonction de la température d’évaporation sans pour autant agir sur quoi que ce soit.

su r c h a u ffe °C 10

4

T o°C -3 0

-4

6) Fonctionnement: Les forces intervenantes dans le fonctionnement sont: - le train thermostatique chargé en fluide convertie la température relevée au bulbe en pression dans le soufflet, - la pression d’évaporation, - le réglage du ressort réglant la surchauffe. PB vers o u v er tu r e

schéma de fonctionnement:

vers fe r m e t u r e P0

PR

61) Installation à l’arrêt: La température du bulbe et de la température sont égales, donc la pression du bulbe et la pression d’évaporation sont égales. La position du pointeau dépend de l’équation suivante: Comme PB = Po, il n’y a que PR comme force de fermeture PB < Po + PR PB

Po

PR fe r m e t u r e

Explication: comme l’installation est à l’arrêt il y a équilibre des températures entre PB et Po il ne reste que PR pour agir. 62) Installation en fonctionnement: En début de cycle, la température du bulbe est égale à la température de la chambre. Puisqu’à la mise en route de l’installation la pression d’évaporation est tout de suite atteinte on a donc:

PB > Po Si nous prenons en compte les pressions on obtient: PB = 2 b et Po = 1 b soit une surchauffe de 10°C (1b = -10°C et 2b = 0°C) L’équation devient: PB > Po + PR PB

vers o u v e r tu r e

Po

PR

63) Fin de cycle: L’évaporateur étant bien rempli, il y a bien équilibre entre les forces d’ouvertures et de fermetures, c’est à dire: PB = Po + PR PB

Po

éq u ilibr e

PR

64) Vérification de notre surchauffe: Pour une meilleure compréhension nous allons travailler avec un fluide frigorigène. Données: - fluide R 134a, - température chambre froide 0°C, - température d’évaporation - 10°C, - détendeur gamme N - 40°C → + 10°C sans point MOP, - réglage usine N, B, 3 x 360°; surchauffe de 4K pour les gammes N et B lorsque le bulbe est à 0°C. calcul de la température dans le bulbe: PB = Po + PR ⇒ 1 + 0.6 = 1.6 b soit une température de -4°C, ce qui nous donne une surchauffe de 6K. Avec le réglage usine notre détendeur est trop fermé, car nous voulons une SK de 5K. Il faut le régler pour avoir la surchauffe désirée:

SK de 5K

SK de 6K

-4°C

-5°C

PB = PR + Po PR = PB - po PR = 1,45 - 1 PR = 0,45 la différence de PR= 0,6 - 0,45 le nouveau PR = 0,15 comme 0,6 b = 3 tours 0,15 = 0,75 tours Maintenant toujours avec le même fluide (134a): température d’évaporation -25°C SK 5K Dans notre cas il faut donc changer la pression du bulbe, c’est à dire diminuer la température des vapeurs à son niveau. La température d’évaporation est de -25°C, la surchauffe souhaiter est de 5K donc une température au niveau du bulbe de -20°C, ce qui fait une pression en fin de cycle correspondant à: PR = PB - Po ⇒ 0,35 - 0,1 = 0,25 bar Nous avons une surchauffe de 10K, avec un PR de 0.6 b et nous voulons une surchauffe de 5K qui correspond à un PR de 0,25 b, soit un PR avec 0,35 b en moins. Pour cela le calcul du réglage de la surchauffe est le suivant: comme 0,6 b = 3 tours 0,35 b = 1,05 tours Pour diminuer la force du ressort de 0,35 bar, il faudra donc ajouter au réglage usine 1,05 tours soit un détendeur ouvert à 4,05 tours. Il est à noter qu’au cours de la descente en température de la chambre froide, nous allons nous retrouver devant plusieurs phases d’équilibre. La première sera l’ouverture maximum du détendeur pour arriver en final à la position d’équilibre avec un optimal optimum du détendeur.

7) Le détendeur thermostatique à égalisation de pression interne et externe: 71) A égalisation interne: Sur les installations frigorifiques où l’évaporateur ne présente qu’une faible perte de charge (inférieure à 0,2 bar) et ne possèdent pas un distributeur de liquide, il est monté un détendeur à égalisation interne.

1 VIS DE REGLAGE 2 SOUFFLET 3 ETRIER DE LIAISON 4 POINTEAU 5 SIEGE 6 FILTRE 7 BULBE 8 CAPILLAIRE 9 RESSORT

72) A égalisation externe: Si l’installation possède un distributeur de liquide où si l’évaporateur comporte des pertes de charges supérieures à 0,2 b, dans ces cas il faut monter un détendeur à égalisation de pression externe. 1 VIS DE REGLAGE 2 SOUFFLET 3 ETRIER DE LIAISON 4 POINTEAU 5 SIEGE 6 FILTRE 7 BULBE 8 CAPILLAIRE 9 RESSORT 10 PRISE EXTERNE 11 MEMBRANE D’ EGALISATION EXTERNE

Evaporateur sans pertes de charges:

log.p

h

Evaporateur avec pertes de charges: log .p

p0 entrée évap

p0 sortie évap

h

De ce fait la température lue par le bulbe du détendeur est elle aussi plus basse, donc une pression au niveau du soufflet moins importante. Pourquoi mettre un détendeur thermostatique à égalisation de pression externe? Si on alimente un évaporateur à forte perte de charge avec un détendeur thermostatique à égalisation de pression interne que ce passe-t-il? Pour avoir une bonne approche de la réalité, nous allons prendre un exemple: - chambre froide à 0°C, - ∆t de l’évaporateur 10K, - surchauffe de 5K, - fluide R134 a, - pertes de charge évaporateur 0,5b, - le fluide dans le bulbe du détendeur possède les mêmes caractéristiques que le fluide dans l’installation. p0 = 1b pr = 0,3b (réglé) pb = 0,8b ( to’ + 5°C ) p0’ = 0,5b En fin de cycle on sait que l’on doit avoir équilibre des forces donc: pb = pr + p0 remplaçons les forces par leurs valeurs: 0,8 = 1 + 0,3 On se rend compte que ce résultat est absurde. Par contre il nous indique que le détendeur est fermé, alors qu’il devrait être ouvert. En tenant compte de la perte de charge dans l’évaporateur, en fin de

cycle on obtient l’équilibre des forces, donc un remplissage correct de l’évaporateur ainsi qu’une bonne surchauffe. Vérification par l’équilibre des forces: pb = pr + p0’ 0,8 = 0,3 + 0,5

8) Réglage des détendeurs thermostatiques: Donnée de base sur les détendeurs DANFOSS Exemple donné pour les détendeurs de chez Danfoss Gamme: N= -40°C → +10°C N= -40°C → +10°C avec point MOP B= -60°C → -25°C B= -60°C → -25°C avec point MOP Réglage usine: N et B: 3 x 360° NMOP et BMOP : 2 x 360° Valeur des réglages: Surchauffe de 6 K pour les gammes N et B, lorsque le bulbe est à 0°C. Surchauffe de 4 K pour les gammes NMOP et BMOP , lorsque le bulbe est à 0°C. TABLEAU DES VALEURS DE PR.

N et B NMOP et BMOP

R 12 0,6 b 0,4 b

R 134 a 0,6 b 0,45 b

R 22 1b 0,6 b

R 502 1b 0,7 b

détendeur R404A - fluide 404A régulation -20 / -22°C

-30°C

-25°C

DET 404A- FLUIDE 404A

Tb = -25 ⇒ Pb = 1,5b Pr =Pb - P0 Pr = 1,5 - 1,05 Pr = 0,45b ∆Pr = 1 - 0,45 ∆Pr = 0,55b si 1b = 3 t 0,55b = 1,65 t à ouvrir ce qui fait au total 4,65 t

R 404 A 1b 0,7 b

Tb = -5 ⇒ Pb = 1,6b -10°C

- 5°C

DET 12- FLUIDE 134a

Pr =Pb - P0 Pr = 1,6 - 1 Pr = 0,6b ∆Pr = 0 Donc réglage usine

Tb = T0 + SK TB = -1°C ⇒ Pb (12) = 2b

-10°C

-6°C

-1°C

DET 12 - FLUIDE MP 39

Pr =Pb - P0 Pr = 2- 1,4 Pr = 0,6b ∆Pr = 0 Donc réglage usine

9) Différent type de charges: Les types usuels de charges sont aujourd’hui la charge UNIVERSELLE et la charge MOP, la charge BALLAST, mais il en existe une quatrième qui est la charge ADSORBANTE. 91) La charge (charge vapeur saturé-liquide)universelle: Celle-ci occupe un volume important, et est relativement lourde, généralement quelques grammes. Vu le degré de remplissage du bulbe la charge universelle n’est pas sensible au migration de fluide. Le bulbe du train thermostatique du détendeur est rempli d’une quantité de liquide telle que, même à température élevée (arrêt prolongé du compresseur), l’élévation de température ne peut vaporiser en totalité le liquide contenu dans le bulbe. Le soufflet (où membrane) du détendeur est toujours soumis à la tension de vapeur saturante du fluide chargeant le bulbe et peut provoquer lors de la remise en service après un arrêt prolongé une surcharge du moto-compresseur. 92) La charge vapeur où MOP (Maximum Operating Pressure; ou Motor Overload Protection): Celle-ci occupe un faible volume et est relativement légère, généralement quelques milligrammes. Son degré de remplissage est faible. Dans ce type de charge, la quantité de liquide introduite dans le bulbe est calculé de façon qu’a une température légèrement supérieure à la gamme d’utilisation du détendeur tout le liquide soit vaporisé si la température du bulbe s’élève au-dessus de cette température limite. L’augmentation de pression sur le soufflet où la membrane ne correspond plus ensuite qu’à celle provoquée par la dilatation d’un gaz à volume constant (variation relativement faible).

Ce mode de chargement permet au détendeur lors de la mise en service de la machine de fonctionner comme un détendeur automatique jusqu’à ce que la température du bulbe corresponde à celle de condensation de la vapeur surchauffée dans le bulbe. Une fois cette température atteinte le bulbe réagit comme un bulbe à charge vapeur saturé-liquide. Ce type de charge évite une surcharge au moteur du compresseur lors du démarrage, mais présente l’inconvénient de risques de condensation de liquide dans la tête du détendeur car celle-ci est à une température a celle du bulbe. 93) La charge BALLAST (appelée aussi MOP avec ballast où encore charge anti pompage): Celle-ci accuse le même degré de remplissage que la charge MOP mais un corps poreux (une pierre poreuse) dit aussi ballast de section carré occupe une grande fraction du bulbe. Ceci a pour effet d’augmenter l’inertie thermique et donc de modifier le temps d’ouverture et de fermeture du détendeur. Cette particularité limite les phénomènes de pompage. .

94) La charge adsorbante: Le bulbe, dans ce procédé est rempli d’un adsorbat (substance capable de fixer des molécules de gaz ou de liquide par adhérence superficielle) qui libère où adsorbe, suivant le sens des variations des températures, un gaz qui en général est de l’anhydride carbonique. La pression de la vapeur surchauffée ainsi libéré ne dépend donc que de la quantité de gaz libre audessus du corps absorbant. Les températures relatives de la tête et du bulbe n’ont aucune influence sur le comportement du détendeur.

LES THERMOSTATS

1) Principe de fonctionnement: Les thermostats sont des interrupteurs électriques commandés par la température. 11) rôle: Son rôle est de régler la température d’une surface froide ou d’une ambiance froide entre deux limites prédéterminées et aussi voisines que possible de la température réelle que l’on désire obtenir. Nous aurons donc l’encadrement de la température désirée entre une limite supérieure et une limite inférieure. 12) description: Le thermostat comporte obligatoirement: - un organe de détection (thermomètre), - un organe de commande (interrupteur électrique), -un dispositif de liaison mécanique (ce dernier relie l’organe de détection et l’organe de commande). tige de réglage différentiel

tige de réglage

rupteur bras de levier

système de contact

ressort principale ressort différentiel

soufflet

passage cable

bulbe ou sonde

2) Le thermostat d’ambiance: Il commande la marche et l’arrêt de l’installation pour entretenir une température ambiante comprise entre deux valeurs déterminées par le réglage.

3) Le thermostat d’élément: Le bulbe ou la sonde est placé dans l’évaporateur entre les ailettes ou sur le tube d’aspiration à l’intérieur de la chambre froide afin d’entretenir une température d’élément (évaporateur ou tube) comprise entre les valeurs déterminées par le réglage.

4) Fonctionnement, réglage et utilisation: 41) thermostat à bilame: la déformation du bilame entraîne avec lui le contact mobile pour ouvrir et fermer le contact. Le réglage se fait par limitation de la déformation, compensation par ressort antagoniste réglable ou préformation du bilame. L’utilisation se limite au thermostat d’ambiance. 42) thermostat à train thermostatique: comme pour le détendeur, la température au niveau du bulbe détermine la pression dans le soufflet qui, lui, entraîne dans sa course le contact mobile. Le réglage se fait par ressort antagoniste réglable. 43) thermostat à sonde électronique: Une sonde est une thermistance, parcourue par un faible courant; elle voit sa résistance diminuée pour une élévation de sa température. Lorsque la résistance très faible (température élevée), la température est suffisante pour alimenter la bobine d’un relais incorporé au boîtier du thermostat et ainsi fermer le circuit électrique du groupe frigorifique. La sonde est reliée au boîtier du thermostat par deux fils permettant un éloignement jusqu’à 200 m, mais se limiter à 50 m..

5) Les différentes variantes du train thermostatique: Trois variantes du train thermostatique définissent l’utilisation: 51) le train thermostatique est complet avec un capillaire long: -utilisation en ambiance et en élément 52) le train thermostatique possède un bulbe raccordé directement au soufflet ou par un capillaire court: - utilisation en ambiance seulement 53) le train thermostatique possède seulement un soufflet directement influencé par la variation de température: - utilisation en ambiance seulement

6) Différents types de charges: 61) Charge vapeur : L’élément est rempli de vapeur saturée et d’une petite quantité de liquide. Le thermostat doit toujours etre monté de telle manière que son bulbe soit plus froid que les autres organes

62) Charge à adsorption : L’élément est rempli de gaz surchauffé et d’une matiére ayant une grande surface d’adsorption (adsorbat: substance capable de fixer des molécules de gaz ou de liquide par adhérence superficielle). Il est possible de placer le bulbe dans une ambiance plus chaude ou plus froide que le corps du thermostat

7) Réglage et différentiel: Réglage pratique: Réglage à +2 / +5°C, on dispose d’un télé-thermomètre pour vérifier l’exactitude des températures. 1° mettre le différentiel au minimum, 2° vérifier la plage de réglage et corriger si nécessaire, 3° calculer et afficher le différentiel (3 K), 4° vérifier la deuxième température et corriger si nécessaire. Si on change maintenant la valeur de la plage de réglage on conserve le différentiel mais la deuxième température change. 8) Identification d’un automate: Si, par exemple, sur votre thermostat, aucun croquis ni repère identifient la molette de la plage de réglage et son point de consigne (température d'enclenchement ou de déclenchement), une identification de votre automate est possible, l'installation en fonctionnement. 1° Afficher sur votre thermostat deux valeurs permettant un basculement rapide des contacts. 2° Relever les deux températures correspondant à votre réglage (ex. -1°C et +4°C). 3° Changer la position d'une des deux molettes de réglage. 4° Relever de nouveau les deux températures correspondant à votre nouveau réglage (ex. +4°C et 0°C). 5° La température restée constante (ici +4°C) est le point de consigne.

Cette température s'affiche sur la plage de réglage à l'aide de la molette non touchée au 3°. Si les deux températures varient (ex. +3°C et 8°C), recommencez l'identification à partir du 3° sur l'autre molette de réglage. Votre réglage détermine les deux températures: arrêt et marche. 9) Thermostats particuliers d’élément: Thermostats ménagers: 91) Thermostats à fonction normale Le différentiel réglé en usine est fixe. Votre réglage détermine les deux températures: arrêt et marche. 2.5 -5 -13.5 -25

Chaud

Froid

3

-7.5

4

-15 -21 -32.5

Chaud

Froid

92) Thermostat à fonction dégivrage par bouton poussoir: Identique au précédent, il possède en plus un bouton qui, enfoncé, maintient le contact ouvert jusqu'à une remontée en température de l'élément assurant ainsi le dégivrage.

93) Thermostat à fonction dégivrage automatique

La température de réenclenchement est fixe et, supérieure à 0°C, elle permet le dégivrage à chaque cycle. Votre réglage détermine la température d'arrêt.

94) Thermostat à fonction normale avec contact de signalisation Le différentiel est fixe Votre réglage détermine les deux températures: arrêt et marche. Un contact supplémentaire signale la bonne ou la trop haute température. 1° cas: le contact à fermeture et fermé pour une température trop élevée alimente un voyant ROUGE. 2° cas: Le contact est à ouverture et ouvert pour une température trop élevée désalimente un voyant VERT.

10) Le thermostat de contact d’évaporateur à trois fils: C'est un thermostat de contrôle. Le contact est un inverseur.

A une température de +12°C sur les ailettes: Le contact FD (fils noir) s'ouvre et désalimente le dégivrage et alimente le groupe frigorifique par un relais. Le contact DC (fils marron) se ferme. A une température de +2°C sur les ailettes: Le contact CD s'ouvre. Le contact FD se referme et aliment avec retard la ventilation de l'évaporateur. 11) Thermostat de contact d’évaporateur à deux fils: C'est un thermostat de sécurité En cas de défaillance de système de contrôle du dégivrage (pendule de dégivrage, thermostat de contrôle) un thermostat de sécurité unipolaire désalimente la commande du dégivrage lorsque la température des ailettes remonte à + 24°C. Le réarmement (fermeture) se fait à +4°C.

12) Réglage start et stop: START: Il faut afficher sur la grande fenêtre la valeur d’enclenchement, le différentiel effectuera la coupure. STOP: Il faut afficher sur la grande fenêtre la valeur de coupure, le différentiel effectuera l’enclenchement.

LES PRESSOSTATS

Il y a 4 grandes familles de pressostats: - le pressostat BP - le pressostat HP - le pressostat MIXTE - le pressostat DIFFERENTIEL Ces automates se divisent en trois catégories: - COMMANDE - SECURITE - CONTROLE Fonction: Ils sont destinés à ouvrir puis fermer un circuit électrique à des valeurs de pressions déterminées par le réglage.

1) Le pressostat basse pression:

11) Rôle: 111) En tant qu’organe de commande Ils doivent assurer la marche automatique de l’installation en fonction de la pression d’évaporation du fluide frigorigène et réglé ainsi indirectement la température de l’enceinte refroidie.

Explication: La machine étant en régime permanent la pression d’évaporation Po a une valeur telle que, en raison son réglage, les contacts du pressostat son fermés. L’ambiance à refroidir atteignant la température désirée, la pression d’évaporation s’abaisse en dessous de la valeur réglée pour la coupure. L’action du ressort de réglage devient prépondérante et les contacts s’ouvrent. La pression s’élevant durant cet arrêt tend à faire basculer le dispositif de rupture brusque afin de fermer les contacts.

Cette rupture est différée du fait de l’action du ressort du différentiel qui permet d’assurer ainsi l’écart fonctionnel entre l’arrêt et le départ du compresseur. Les pressostats BP en commande sont souvent utilisés sur les groupes d’eau glacée pour les problèmes de gel et aussi sur les machines à plusieurs postes de froid, la pression d’évaporation étant contrôlée par qui agissent sur les réductions de puissance des compresseurs. 112) En tant qu’organe de sécurité Ils doivent mettre à l’arrêt le compresseur en cas de baisse anormale de la pression d’aspiration et le mettre en service lorsque les conditions normales de marche sont rétablies. Explication: Le fonctionnement est le même que celui décrit précédemment mais son réglage n’assure plus le maintient en température de la chambre froide. Le pressostat mettra à l’arrêt le compresseur en cas de baisse anormale de la pression d’aspiration. Le compresseur étant ainsi mis à l’arrêt, la pression remontera lentement et provoquera une remise en service du compresseur sans pour autant remédier au problème ayant provoqué cette baisse anormale de la pression. Il agit en sécurité évitant par exemple l’entrée d’air dans le circuit frigorifique.

2) Pressostat haute pression:

21) Rôle: 211) En tant qu’organe de régulation : Ils assurent la régulation de la pression de condensation par mise en marche ou arrêt des ventilateurs des condenseurs à air.

212) En tant qu’organe de sécurité Ils provoquent l’arrêt du compresseur en agissant sur le discontacteur de commande du moteur en cas de hausse anormale de la pression de refoulement et remettent le compresseur en service lorsque les conditions normales de fonctionnement sont rétablies. Le principe fonctionnel est identique au BP. Explication: La machine étant en régime permanent, la pression de refoulement est stabilisée à une valeur PK, qui ne dépend que du débit et de la température d’entée au condenseur du médium de condensation (air ou eau). Dans ces conditions de fonctionnement, le réglage du pressostat est tel que les contacts sont fermés. Pour une cause fortuite (manque d’eau de condensation, air dans le circuit) la pression de refoulement monte anormalement et risque d’atteindre la valeur dangereuse pour la bonne tenue du matériel; elle va ainsi atteindre la valeur préréglée pour la coupure; les contacts s’ouvrent.

Le compresseur est mis à l’arrêt. La pression baissant, le ressort de réglage tant à faire basculer le dispositif de rupture brusque afin de fermer les contacts, le ressort du différentiel retarde cette action assurant ainsi un écart fonctionnel au pressostat.

3) Pressostat combiné:

Rôle: rôle de régulation sur le circuit basse pression et rôle de sécurité sur le circuit haute pression, rôle de sécurité tant sur le circuit basse que haute pression.

Fonctionnement: La machine étant en régime permanent, le pressostat pourra régler le fonctionnement automatique de l’installation en assurant arrêt et remise en service du compresseur. L’équipage mobile est alors actionné par l’ensemble soufflet basse pression et ressort correspondant; si la pression de refoulement devient anormalement haute, c’est alors le soufflet haute pression qui actionnera l’équipage mobile pour mettre à l’arrêt le compresseur et le remettre en service lorsque la valeur de refoulement sera redescendue à une valeur normale. Dans l’un ou l’autre cas, l’action de l’équipage mobile se produit sur le contact à rupture brusque commun aux deux commandes possibles.

4) Pressostat différentiel:

Il est utilisé lorsque le graissage du compresseur se fait par une pompe à huile.

Rôle:

Le pressostat différentiel a pour rôle d’arrêter le fonctionnement du compresseur si la lubrification de celui-ci n’est pas assurée avec une pression différentielle au moins égale à celle de la machine. La valeur absolue de la pression de refoulement de la pompe dépendant de sa pression d’aspiration (pression régnant dans le carter), c’est donc en fait une différence de pression ou pression différentielle que nous garantira le pressostat. Le pressostat différentiel est un appareil de sûreté doublé d’un appareil de signalisation. Il exige un réarmement manuel après coupure et actionne lors de celle-ci la mise en service d’un dispositif optique ou sonore de signalisation. Le compresseur étant mise en service par la fermeture de l’organe de régulation (thermostat par exemple) l’alimentation de la bobine du discontacteur est assurée par le contact du bilame fermée. Conjointement, par le jeu du contact pressostatique fermé, la résistance chauffante du bilame est mise sous tension. La tige de liaison reliant les soufflets se déplace vers la haut et entraîne le dispositif agissant sur le contact mobile, le fait basculer en position ouverture interrompant ainsi l’alimentation de la résistance qui cesse de chauffer le bilame. Le compresseur continu à tourner, si au démarrage ou en cours de fonctionnement la valeur de la pression de lubrification ne peut atteindre ou devient inférieure à la valeur Ph = Po + ∆P, l’action du soufflet (le supérieur) et du ressort devient prépondérante, le contact pressostatique reste ou revient en position fermeture, la résistance chauffante fera agir le bilame après une temporisation réglée en usine à 45, 60, 90, 120 secondes, le bilame basculera son contact et le compresseur s’arrêtera, l’alimentation de la bobine du discontacteur du moteur n’étant plus assurée. Des lampes de signalisations H1 et H2 permettent de vérifier à distance le fonctionnement correct ou l’arrêt anormale du compresseur. Après élimination de la perturbation, le système peut être réenclanché grâce au bouton de réarmement deux minutes environs après l’arrêt du chauffage du bilame, temps nécessaire à son refroidissement. Pour résumer, lorsque le compresseur ne fonctionne pas la pression de refoulement de la pompe à huile est égale à la pression dans le carter. Au démarrage si au bout d’une minute ou deux selon les réglages la pression n’est pas suffisante le bilame fait basculer son contact arrêtant ainsi le compresseur.

5) Description: Ces automates se décomposent en trois parties principales: - l'entraînement mécanique, - l'interrupteur électrique, - le détecteur. 51) L'entraînement mécanique : Un système de biellettes solidaire du soufflet, transmet les renseignements de ce dernier à un interrupteur électrique. 52) L'interrupteur électrique : Commandé par le mécanisme, il ouvre le circuit ou le ferme suivant l'utilisation qu'on lui donne. 53) Le détecteur : C'est l'élément moteur de l'appareil, formé d'un soufflet qui réagit aux différentes pressions, il transmet ses renseignements au mécanisme.

6) Montage: Mis à part le pressostat différentiel qui possède un montage particulier suivant les types de compresseurs, sinon tous les autres sont régies par la même loi. Ils doivent être toujours fixés plus haut que leur prise de pression et en position horizontale. Leurs alimentations en pression: tubes supérieurs à 1,5 mm. DESCRIPTION 2 Tige de réglage de différentiel 16 Culbuteur 3 Bras principal 18 Plaque de verrouillage 5 Tige de réglage haute 19 Bras 7 Ressort principal 11 Raccordement HP 8 Ressort de différentiel 12 Système de contact 10 Raccordement BP 13 Bornes de raccordement 14 Borne de terre 1 Tige de réglage basse pression 15 Gaine de passage câble 7) Réglage des pressostats: Pour effectuer un bon réglage de pressostat il nous faut connaître diffèrents paramètres: - température de fonctionnement de la chambre froide, - température maximum du lieu, - fluide utilisé, - catégorie de l'automate. Le raisonnement de réglage pour tout le cas d'application ne se fait pas à l'aide de pression mais en fonction de la température, seulement ensuite il faut convertir en pression pour adapter le réglage en fonction du fluide. NB: Il existe cependant juste un cas où quelque soit la température de fonctionnement de la chambre froide, la température maximum du lieu et le fluide utiliser, nous aurons un réglage impératif d'un automate; c'est pour le pressostat BP monté en sécurité (0,1bar). 71) Réglage du pressostat HP: Le pressostat HP en sécurité Il doit nous arrêter l'installation si nous nous trouvons devant une pression de refoulement trop élevé. Il nous faut: - la température maximum du lieu, - le ∆t du condenseur, - une marge dite de sécurité.

Réflexion par un exemple: température maximum du lieu: 30°C ∆t du condenseur: 15K marge de sécurité: 5°C (cette marge sera la même dans toutes les applications pressostat HP en sécurité). 72) Calcul du réglage: (arrêt de notre installation) 30 + 15 + 5 = 50°C Il faudra donc afficher sur la plage de réglage du pressostat ( en fonction de la relation pression / température du fluide utilise ) la pression équivalente. 73) Calcul du différentiel: (remise en route de notre installation) Nous devons autoriser la remise en route de installation uniquement si la température de notre fluide dans le condenseur est revenue à la température maximum du lieu c'est à dire 30°C donc à une pression équivalente. La différence des deux pressions nous donnera notre différentiel. Le pressostat HP en contrôle Le pressostat HP en contrôle doit " maintenir " une température de condensation stable. Avant de commencer à réfléchir sur les réglages du pressostat, il nous faut connaître le matériel utilisé (nombre de moto ventilateur au condenseur). But: faire varier le ∆t du condenseur pour tenter d'avoir une HP stable. premier cas: mise en route des motoventillateurs en fonction de la température du lieu: Exemple avec un condenseur possédant deux motoventillateurs: nous aurons deux pressostats en contrôle:

1

V 1

V 2

0 1 5 °C

2 5 °C

3 5 °C

4 5 °C

deuxième cas: contrôle de la pression de condensation avec un seul pressostat, donc action sur un seul ventilateur.

1

V 1

V 2

0 1 5 °C

2 5 °C

3 5 °C

4 5 °C

Dans ce cas le ventilateur 1 est asservie au compresseur et le ventilateur 2 est la en cas de secours: température trop élevée, encrassement du condenseur, panne du ventilateur 1. Réglage du pressostat HP en contrôle (ou régulation) Tout d’abord dans quel but doit-on maintenir une HP constante? Pour que le détendeur soit toujours alimenté avec un ∆P qui lui permette de garantir la puissance (le débit en fait) qu’on lui demande. Mais pour des économies d’énergie on va chercher une HP la plus faible possible. Or un détendeur est donné dans les catalogues avec une certaine marge de puissance. Il peut fournir 120% de la puissance annoncée en général. Sachant cela on va chercher pour quel ∆P notre détendeur à 120% de la puissance annoncée va garantir la puissance désirée. Ce nouveau ∆P va nous permettre de fixer la valeur de la pression de condensation minimale, c’est a cette pression que l’on régulera (pressostat HP ou vanne à eau).

8) Réglage du pressostat BP: BUT: éviter de descendre sous la pression atmosphérique, être sûr d'avoir encore du fluide à l’état liquide dans l'installation. Pour ce faire il nous faut connaître: le réglage thermostatique de la chambre froide (pour l'exemple nous prendrons +2 / +4°C). En sécurité l’arrêt de la chambre froide sera toujours à 0,1b, la remise en service sera à la pression correspondant à une température de +2°C. En commande Il doit assurer la marche automatique de l’installation en fonction de la relation pression température (ex: pour une pression équivalente à +2 / +4°C).

9) Réglage du pressostat mixte: Il possède les mêmes caractéristiques que le BP et HP sauf que le différentiel HP est fixe et réglé en usine.

10) Réglage du pressostat différentiel: L’écart de pression entre la pression d’huile est la pression dans le carter doit être d’environ 0,5b. Il doit arrêter l’installation si la pompe à huile du compresseur n’est pas arrivée à une pression correcte (0,5 b au-dessus de la BP) en deux minutes maximum.

11) Réglage de l’installation avec un fluide à glissement: Chambre froide fonctionnant aux températures de + 2 / +5°C. Application pour un fluide à glissement: fluide utilisé le R 409 A (FX 56) glissement 8,2°C

111) Réglage du BP: arrêt à 0,2b On travaillera avec la réglette adaptée au fluide de l’installation et au fluide remplacé (FX56 R12). Avec la réglette on travaillera avec les pressions aux températures de rosée et de bulle. R 12 5°C = 2,6b R 409 A 5°C = 2,4b en vapeur 3,5b en liquide Trois raisonnements possibles: 1) pression la plus basse 2) pression la plus haute 3) pression moyenne

2,4b 2,4b 3,5b 3,5b 3,1b 3,1b

→ → → → → →

vapeur liquide vapeur liquide vapeur liquide

→ → → → → →

5°C -3°C 13°C 5°C 10°C 2°C

Pour un démarrage de l’installation (demande de froid) la chambre est à +5°C. Dans le deuxième cas à l’ouverture de la vem pour avoir une pression de 3,5b il nous faut être en présence d’une quantité de liquide importante dans l’évaporateur ou avoir une température ambiante de +13°C. Dans le troisième cas, le choix de la moyenne nous admettrons moins de liquide que dans le cas précédent mais il y aura risque de dépasser la température ambiante de la chambre froide et toujours risque d’engorgement de l’évaporateur. Il faut choisir la pression la plus basse car nous ne prendrons en compte que la température vapeur. Dans ce cas nous éviterons un engorgement de l’évaporateur un dépassement de la température ambiante. 112) Réglage du HP en sécurité: Avec un fluide sans glissement on distingue trois zones bien distinctes au condenseur. Lorsque l’on a un glissement ces trois zones sont toujours présentes mais difficilement décelable. La température vapeur nous donnera la fin de la désurchauffe et la température liquide le début du sous-refroidissement.

28 °

20°

exemple: lecture mano 6b température ambiante = 15°C Calcul du ∆t condenseur ∆t = ϑ k - ϑ amb 28 - 15 = 13 K 20 - 15 = 5 K = 9K moyen

Réglage : température ambiante maxi = 30°C 30 + 9 + 5 = 44°C

vapeur 44°C → 10b liquide 44°C → 12b moyenne → 11b

12b → vapeur → 51°C → risque de température de refoulement trop élevée liquide → 44°C 2° choix: 10b vapeur → 44°C liquide → 37°C → compte tenu du ∆t on risque de déclencher de façon intempestive au pressostat HP car 37°C est très proche de la température maxi+∆t 30+5=35°C 3° choix: moyenne donc 11b 1° choix:

Pour l’enclenchement 30° = 6,5 B

∆t installation à l’arrêt = 0

30°

30° MOY = 7,2 B

30° = 8,2 B 1° choix: 2° choix:

8,2b → 38°C vapeur → 30°C liquide → moyenne 34°C 7,2b → 34°C vapeur

3° choix:

→ 26°C liquide → moyenne 30°C 6,5b → 30°C vapeur → 23°C liquide → moyenne 26°C

D’après la loi de DALTON qui énonce que la pression totale d’un mélange de gaz est égale à la somme des pressions partielles prises par chacun des constituants de ce gaz comme s’il occupait seul le volume à disposition, on ne pourra choisir que la température de 30°C équivalent à une pression liquide de 8,2 b. d’où un réglage à 11b et 8,2b

12) Réglage d’un automate start ou stop: START: Il faut afficher sur la grande fenêtre la valeur d’enclenchement, le différentiel effectuera la coupure.

STOP: Il faut afficher sur la grande fenêtre la valeur de coupure, le différentiel effectuera l’enclenchement.

LES REGULATEUR 1) Régulateur de capacité : KVC 11) Utilisation : Le régulateur de capacité KVC sert à maintenir constante la charge du compresseur quelle que soit la charge de l’évaporateur. Placé dans une dérivation entre les côtés haute et basse pression du système de réfrigération , le KVC impose une limite inférieur à la pression d’aspiration du compresseur en fournissant au côté basse pression un complément sous forme de gaz chauds / gaz froids venant du côté haute pression . 12) Avantages : Régulation de pression précise et ajustage Plages de capacités et de travail étendues Amortissement des pulsations Conception angulaire compacte facilitant l’installation Conception brassée hermétique 13) Caractéristiques techniques : Plage de régulation 0.2→ 6 bar Température max. du médium +130 °C Pression de service max. PB = 28 bar Pression d’essai max. p’ = 31 bar

2) Le régulateur de pression de démarrage : KVL 21) Utilisation Le régulateur de pression de démarrage KVL se monte dans la conduite la conduite d’aspiration avant le compresseur. Le KVL protège le monteur du compresseur contre les surcharges au démarrage au après une période de dégivrage . 1/2 KVL 12 5/8 KVL 15 7/8 KVL 22 1.1/8 KVL 28 1.3/8 KVL 35 22) Avantages Régulation de pression précise et ajustage Plages de capacités et de travail étendues Amortissement des pulsations Conception angulaire compacte facilitant l’installation Conception brassée hermétique 23) Caractéristiques techniques Plage de régulation 0.2→ 6 bar Température max. du médium +60C Pression de service max. PB = 14 bar Pression d’essai max. KVL 12,15 et 22 : p’ = 28 bar KVL 28 et 35 : p’ = 26.5 bar

1 : capuchon 2 : siège du clapet 5 : ressort de réglage 10 : soufflet 11 : clapet

3) Le régulateur de pression d’évaporation : KVP

31) Utilisation : Le régulateur de pression d’évaporation KVP se monte dans la conduite d’aspiration après l’évaporateur. Il est utilisé pour : 1) Maintenir une pression d’évaporation constante , et par conséquent une température constante, à la surface de l’évaporateur . 2) Assurer une protection contre une pression d’évaporation trop faible (contre le gel). Le régulateur se ferme lorsque la pression dans l’évaporateur tombe au dessous de la valeur de consigne. 2 KVP 12 5/8 KVP 15 7/8 KVP 22 1.1/8 KVP 28 1.3/8 KVP 35 32) Avantages : Régulation de pression précise et ajustage Plages de capacités et de travail étendues Amortissement des pulsations Conception angulaire compacte facilitant l’installation Conception brassée hermétique 33) Caractéristiques techniques : Plage de régulation 0→ 5.5 bar Température max. du médium +60C Pression de service max. PB = 14 bar Pression d’essai max. KVP 12,15 et 22 : p’ = 28 bar KVP 28 et 35 : p’ = 26.5 bar

1 : capuchon 2 : siège du clapet 5 : ressort de réglage 9 : prise manométrique 10 : soufflet 11 : clapet

4) REGULATEUR DE CAPACITE : CPCE + LG 41) Utilisation : Le régulateur de capacité CPCE sert à maintenir constante la charge du compresseur quelle que soit la charge de l’évaporateur . Le CPCE est destiné à être installé dans une dérivation entre les côtés basse et haute pression du système frigorifique. Il est spécialement étudier pour l’injection de gaz chauds entre l’évaporateur et le détendeur thermostatique . L’injection doit s’effectue par l’intermédiaire d’un mélangeur liquide / gaz LG . 42) Avantages : Excellente précision de la régulation. Le raccordement direct à la conduite d’aspiration du système , régule l’injection de gaz chauds indépendamment de la perte de charge de l’évaporateur Le LG assure un mélange homogène de réfrigérant liquide et gaz chauds dans l’évaporateur . Le régulateur augmente la vitesse du gaz de l’évaporateur , assurant ainsi un meilleur retour d’huile au compresseur . Protection contre une température d’évaporation trop basse donc pas de givrage de l’évaporateur . Le LG peut être utilisé pour les système à dégivrage par gaz chauds ou à cycle inverse . 43) Caractéristiques techniques : Plage de régulation 0.2→ 6 bar Température max. du médium +140 °C Pression de service max. PB = 21.5 bar Pression d’essai max. p’ = 28 bar 5) Disposition des différents régulateurs sur le circuit frigorifique :

6) Réglage et utilisation des différents régulateurs :

Pression ou Température Pression d’évaporation

A Limiter Vers le bas

Vanne Utilisée Vanne à pression d’évaporation constante

Montée L’aspiration

Régulée par

Son Rôles

Paramètre de Réglage Pression Evite une La pression d’évaporation température d’évaporation d’évaporation relevée sur la (Pression PM de la donc une d’entrée ) vanne température ambiante trop basse

N° 1 Ouvrir la vanne au maximum

Température ambiante intérieur

Vers le bas

Vanne thermostatique

L’aspiration Le bulbe est dans l’ambiance intérieur

La température ambiante intérieur

Température Evite une ambiante température intérieur ambiante trop relevée au basse telethermometre

Ouvrir la vanne au maximum

Pression d’aspiration

Vers le haut

Régulateur de démarrage

L’aspiration

La pression d’aspiration (Pression de sortie )

Limiter le débit massique au compresseur donc la charge du moteur ( sert surtout à chaque

Pression d’aspiration relevée sur la prise mano BP du compresseur

Fermer la vanne

OPERATIONS N° 2 Démarrer l’installation

N° 3 Lorsque la pression d’évaporation descend à sa pression limite minimale fermer progressivement pour la stabiliser Démarrer Lorsque la l’installation température descend à sa valeur limite minimale fermer progressivement pour la stabiliser Démarrer Ouvrir la vanne l’installation afin d’obtenir une pression d’asp égale à la pression de démarrage stabilisée + 0.5 bar

démarrage )

Pression ou A Limiter Température Pression donc Vers le haut température de condensation

Pression d’aspiration

Température des vapeurs aspirées

Vanne Montée Régulée par Son Rôles Utilisée Pression de Entretenir L’arrivée Vanne à eau condensation une HP cste d’eau du pressostatique et une à utiliser ( à condenseur ( consommatio utiliser avec 1 le soufflet est n d’eau relié à la pressostat HP adaptée au prise mano de sécurité fonctionneme HP ) nt Vers le bas Régulateur de En by-pass de Pression BP Diminuer le capacité HP en phase ( Pression de volume aspiré dans sortie ) gazeuse vers l’évaporateur la BP et éviter une pression BP trop basse Eviter des La EN by-pass Vers le haut Vanne vapeurs température de la HP thermostatique aspirées trop de liquide vers d’injection alimentée par la BP gazeuse refoulement chaudes qui entraîneraient . une VEM une commandée Les bulbes du température détendeur et par un de du thermostat thermostat refoulement sont montée d’élément anormalemen sur le t haute refoulement du compresseur

Paramètre de Réglage Pression de condensation relevée sur la prise mano HP

N° 1 Fermer la vanne

Lorsque la BP descend à sa pression limite minimale ouvrir progressivement pour la stabiliser Démarrer Lorsque la Fermer le Température l’installation température de détendeur de refoulement d’injection. refoulement arrive à sa Régler le valeur limite thermostat en haute, le dessous de la thermostat doit température alimenter la V E catastrophiqu M. Ouvrir le e du fluide. détendeur pour stabiliser cette température de refoulement.

Pression BP relevée sur la prise mano du compresseur

Fermer la vanne

OPERATIONS N° 2 N° 3 Démarrer Lorsque La HP l’installation monte à la pression limite maximale , ouvrir progressivement pour stabiliser Démarrer l’installation

Pression ou Température Pression de condensation

HP au détendeur

A Limiter Vers le bas

Vers le bas

Vanne Montée Régulée par Son Rôles Paramètre Utilisée de Réglage La pression Maintenir une Pression HP Entre le Régulateur de de pression de de pression de condenseur et le réservoir condensation condensation condensation condensation (HP égale ou (pression supérieur à compresseur). amont). une valeur fixe

Régulateur de pression du réservoir (1).

Relie le refoulement du compresseur au réservoir.

La pression HP (≅ HP détendeur ).

OPERATIONS N° 1 N° 2 N° 3 Vanne Démarrer Fermer la vanne ouverte. l’installation progressivement pour remonter et stabiliser la HP du réservoir à la HP de condensation moins 0.5 ou 1 bar. Démarrer Ouvrir la vanne Maintenir une Pression HP Vanne fermée l’installation. progressivement HP constante du réservoir. pour remonter au détendeur et stabiliser la afin de lui HP du réservoir conserver son à la HP de ∆P donc sa condensation puissance. moins 0.5 ou 1 bar .

LE TUBE CUIVRE ET LES RACCORDS FRIGORIFIQUES 1) Le tube cuivre: Caractéristiques physiques

Présentation: - en couronne pour le tube recuit ( cintrable ) de 3/16 à 1 pouce, - en barre pour le tube écroui ( non cintrable ) de ¼ à 4 pouces. Epaisseur: de 0,6 à 1 mm pour les tubes de 3/16 à 1 pouce. Pression d'épreuve: tube 1/4: 70 bar tube 3/8: 50 bar tube 1/2: 40 bar Finition: le tube est poli ultérieurement, étuvé, déshydraté, obturé à la pince aux extrémités. Commercialisation: facturé au poids (kg)

Utilisation: Propreté: - écraser après chaque emploi l'extrémité de la couronne et boucher celle de la barre, - ne pas introduire de copeaux à l'ébavurage, - ne jamais souffler dans le tube ( humidité ).

Emploi: - le tube en barre doit être recuit pour le cintrage et l'évasement, - le tube en couronne est utilisable en son état.

Coupage: - pour les tubes en diamètre inférieur à 3/6, marquer la trace à la lime puis casser le tube, - pour les autres diamètres, utiliser le coupe tube et ébavurer, - en aucun cas utiliser une scie à métaux.

Unités de mesure du diamètre EXTERIEUR Le tube identifié par son diamètre extérieur est exprimé en pouce ( unité anglaise ). Le pouce est égal à 25,4 mm l'échelonnement des diamètres extérieurs se fait par 1/8' pouce à partir du tube 1/4. Exemples de diamètres des principaux tubes employés: 1/4' = 6,35 mm 5/8' = 15,87 mm 3/8' = 9,52 mm 1/2' = 12,7 mm

2) Cintrage à la main ( sur tube recuit ): Facile à exécuter pour les tubes 1/4' - 3/8' - 1/2', le rayon intérieur minimum à obtenir doit être au moins égal à quatre fois le diamètre extérieur du tube. Exemple: Tube de 1/2': 12,7 mm x 4 = 50,8 mm Inconvénient: Aplatissement du tube ( pertes de charge ) 3) Cintrage sur gabarit: En se servant d'un galet en bois dur muni d'une rainure circulaire d'une poulie de moteur électrique, volant de compresseur, bouteille de monteur, le genoux, mais il subsiste toujours l'inconvénient de l'aplatissement du tube. 4) Cintrage du ressort: 1/4' - 3/8'- 1/2' - 5/8' On se sert du ressort afin d'éviter l'aplatissement du tube. Inconvénient: Traces sur le tube et particulièrement lors de cintrage au rayon minimum. 5) Cintrage à la cintreuse à main: (Actuellement la méthode la plus employée). Deux sortes de cintreuses: - avec galets interchangeables souvent utilisée en atelier (volumineuse). - avec galets fixes dans ce cas une cintreuse est obligatoire pour chaque dimension de tube: ( 1/4' 3/8' - 1/2' 5/8' - 3/4' ). Utilisation de la cintreuse - déterminer la longueur sur le tube, - disposer le tube sur la cintreuse, - faire coïncider le zéro du galet avec celui du guide mobile. 51) Si la mesure A B doit se trouver sur la gauche du tube: B A faire coïncider le marquage B avec la lettre L ( left = gauche ) L est la perpendiculaire tangente à l'extérieur du galet. 52) Si la mesure A B doit se trouver sur la droite du tube: B

faire coïncider le marquage B avec la lettre R ( Right = droite ) R est à un diamètre de tube, à gauche de L. 6) Raccords à visser et à souder: 61) Conception:

A

Les raccords utilisés dans l'industrie frigorifique ne devant présenter aucune porosité du métal sont exécutés en laiton 60/40, ( 60% de cuivre, 40 % de zinc ) et matrice à chaud. 62) dénomination du diamètre: La dénomination en pouce des raccords correspond au diamètre extérieur du tube cuivre recevant ce raccord. Une exception concerne les écrous réducteurs ou deux diamètres sont nécessaires.

63) trois éléments de la désignation d’un raccord: Désigner: - Le type: écrou - bouchon - coude - croix raccord - capsule - joint intercalaire - à visser - à souder. - le diamètre nominal extérieur des différents tubes recevant ce raccord, en suivant un ordre déterminé pour les tés et les croix. l'angle pour les coudes - La nature du filetage soit mâle ou femelle. Dans le cas de filetage ou taraudage conique, faire suivre la lettre C. NOTA: Il est conseillé de faire suivre la désignation du raccord de la référence du catalogue du fournisseur 64) raccords coniques: Le diamètre nominal des raccords coniques est donné par le diamètre de perçage du raccord conique mâle. DIAMETRE NOMINAL 1/8 C 1/4 C 3/8 C 1/2 C

DIAMETRE DE PERCAGE EN mm 3,17 6,35 9,52 12,7

7) Exemples de désignation: 1°

2°

3°

ECROU A VISSER

1/4

FEMELLE

COUDE A VISSER

1/4 à 90°

MALE

1/8

MALE C

DIAMETRE MOYEN DU FILETAGE EN mm 10,3 13,7 17,1 21,3

COUDE A VISSER

RACCORD A VISSER

TE A VISSER

RACCORD A VISSER

1/4 à 135°

MALE

1/4

MALE

3/8

MALE

3/8

MALE C

1/4

MALE

1/4

FEMELLE

1/4

MALE

1/2

MALE

1/2

MALE

1/4

MALE

18/150

FEMELLE

A SOUDER RACCORD DE CHARGE POUR BOUTEILLE

8) Le raccordement: Travail du tube cuivre et du raccordement Il s'agit certainement de l'opération qui devra être réalisée avec le plus de soin. En effet la présence d'eau, de souillures (particules de cuivre, sable de chantier ) sont des causes de pannes inévitables. L'eau se mélange au fluide frigorigène pour former de l'acide qui détruira le bobinage du compresseur. Les particules obstrueront les capillaires et les déshydrateurs. Raccordement avec écrou: Le tube cuivre est évasé. Un écrou plaque la partie conique ainsi créée sur un cône fileté L'étanchéité est réalisée à partir du serrage de ces deux parties coniques.

Cet évasement du tube est couramment appelé "dudgeon" par les professionnels. Il ne faut pas confondre le dudgeon "évasement conique" avec le collet battu Pour la réalisation d'un dudgeon, trois outils sont indispensables: - le coupe tube, - la dudgeonnière, - l'ébavureur. Le tube est coupé à la dimension voulue à l'aide du coupe-tube. Il est recommandé d'utiliser un tube droit non bosselé et non coudé. Tout d'abord, il faut tracer un repère autour du tube en appuyant la lame du coupe-tube contre la surface et en tournant lentement. Ensuite, le tube est soigneusement coupé en tournant la poignée de l'outil après chaque tour. La lame coupe le tube peu à peu. Si la poignée est tournée trop rapidement, la coupe sera de mauvaise qualité ( Fig.23 ).

La qualité de dudgeon est en partie déterminée par la qualité de la coupe. Après la coupe du tube il est nécessaire de l'ébavurer. En effet l'outil coupe le tube en exerçant une pression ce qui produit par conséquent des bavures. Elles sont éliminées à l'aide d'une lame fixée sur le coupe-tube ou d'un alésoir spécial. Il ne faut pas enlever une quantité de métal trop importante pendant cette opération, cela fragiliserait le dudgeon. Lors de l'élimination des bavures, l'extrémité du tube doit être placée vers le bas afin d'éviter que la limaille de cuivre n'y pénètre. Le tube ayant été coupé et ébavuré, le dudgeon peut être réalisé. Avant d'utiliser la dudgeonnière il ne faut pas oublier d'installer l'écrou dans le tube il ne pourra être monté une fois le dudgeon effectué. Puis serrer le tube dans les mors. La figure 25 indique la hauteur de dépassement du tube dans les mors.

Un dudgeon terminé a une surface intérieure propre et douce, il est d'épaisseur uniforme. Il faut alors vérifier que le dudgeon épouse la surface du raccord conique à visser. Si le dudgeon est trop grand, l'écrou ne pourra pas être vissé, s'il est trop petit, une fuite se produira.

Remarques : Lors de la connexion il est recommandé d'huilier légèrement les surfaces coniques en contact avec une huile de compresseur frigorifique. Après avoir vissé l'écrou à la main, le serrage doit être terminé avec l'aide de deux clefs. Particularités :

Dans l'éventualité, d'un raccord par brasage (impossibilité de cintrer les tubes) il faut: - utiliser de la brasure à fort pourcentage d'argent (supérieur à 15%), - réaliser la brasure sous flux d'azote pour éviter une oxydation des tubes, donc une souillure, - protéger les éléments déjà soudés avec un chiffon humide.

Dans le cas du brasage du capillaire, il faut faire attention de ne pas le boucher avec la brasure. Un capillaire doit toujours être remplacé par un capillaire de même longueur et de même section. Pour le couper, il faut l'inciser avec la lame d'un couteau et le rompre à la main.

SCHEMA FROID 1) Introduction : Une installation électrique peut être représentée de façon très simplifiée par un schéma facilitant l'étude de sa constitution et la compréhension du fonctionnement, en particulier lors du dépannage. Le spécialiste EMF doit être capable de lire et de comprendre un schéma électrique, d'identifier les composants, de rechercher les caractéristiques d'un composant à changer. Il existe plusieurs sortes de schéma électrique dont les trois types principaux sont: - le schéma architectural. - le schéma de réalisation ou d'implantation. - le schéma développé. a) Le schéma architectural est exécuté sur un plan architecte. Il indique sommairement l'emplacement, le genre et la puissance des appareils d'utilisation et de commande. b) Le schéma de réalisation ou d'implantation guide l'exécution, la vérification ou le dépannage de l'installation. Il est établi d'après la disposition des canalisations, la nature et le mode de pose. Chaque conducteur est représenté par un trait. c) Le schéma développé assure la connaissance de l'installation et la compréhension de son fonctionnement, mais ne tient pas compte de la disposition réelle du matériel. Les symboles des différents éléments sont séparés et disposés de manière à ce que le tracé de chaque circuit puisse être facilement suivi. Chaque conducteur est représenté par un trait. De ces trois types de schémas, seul le schéma développé nous intéresse particulièrement. Le schéma développé se compose lui même de deux parties: - Le circuit de puissance qui est la représentation graphique de l'alimentation et du raccordement des récepteurs en triphasé, (ou en monophasé, si leur ampérage est important). - Le circuit de commande qui est la représentation graphique d'une installation électrique en monophasé, (on y retrouvera les protections, les appareils de commande et les récepteurs monophasés de faible ampérage). 2) Lecture de schéma : Pour apprendre à lire, il faut connaître l'alphabet, en schéma c'est le même principe. L'alphabet sera pour vous l'ensemble des symboles employés en schéma électrique. Il permettra aux techniciens d'employer un langage commun pour étudier, réaliser et utiliser un schéma électrique; ces symboles sont normalisés et réunis dans des normes homologuées par tous les pays (européens notamment). Les schémas développés du circuit de commande peuvent être représentés entre deux traits verticaux ou deux traits horizontaux. Cette dernière représentation étant maintenant couramment utilisée dans l'industrie nous l'adopterons pour la réalisation de nos schémas. 21) Principe de réalisation : Les deux traits horizontaux figurant l'alimentation, le schéma de commande est développé entre ces deux lignes. Les circuits de commande et de signalisation, les symboles des organes de commande des

contacteurs, des relais et autres appareils commandés électriquement, sont disposés les uns à la suite des autres, autant que possible dans l'ordre correspondant à leur alimentation lors d'un fonctionnement normal. Les bobines des contacteurs et les récepteurs divers (lampes, avertisseurs, horloges) sont reliés directement au conducteur inférieur (le trait inférieur symbolisant généralement le neutre). Les autres organes, contacts auxiliaires, appareils extérieurs de commande (boutons, interrupteurs, fin de course), les organes de protection, ainsi que les bornes de raccordement sont représentés au-dessus de l'organe commandé. Pour améliorer la clarté du schéma des circuits, les lettres et les chiffres constituants les repères d'identification précisant la nature de l'appareil sont inscrits à gauche tandis que le marquage de ses bornes est indiqué à droite. - Les schémas électriques sont toujours représentés hors tension c'est à dire au repos. - Le déplacement des contacts s'effectue toujours de gauche à droite et de bas en haut. - Chaque matériel a son symbole mais quelques fois le symbole d'un matériel sera composé par plusieurs éléments (symbole de base plus commande mécanique ou électrique). Exemple: un simple contact à fermeture

peut devenir un bouton poussoir en y ajoutant une commande mécanique

3) Représentation du schéma des circuits sous forme développe : Ce schéma explicatif est destiné à faire comprendre en détail le fonctionnement de l'équipement. Il doit également permettre le câblage et aider lors d'un dépannage éventuel. Les divers organes constituant un appareil (bobine, pôle, contact auxiliaire, etc...) ne sont pas représentés, sur le schéma, à proximité les uns des autres tels qu'ils sont dans l'appareil, mais séparés et placés selon une disposition qui facilite la compréhension du fonctionnement. Les circuits de puissance et ceux de commande et de signalisation sont, généralement, représentés sur deux parties distinctes du schéma. 4) Exemple d'un schéma développé: Alimentation d'un moteur triphasé : Commande extérieure à impulsion par bouton poussoir (S1)

Circuit de commande

Circuit depuissance

5) Remarques concernant l'ensemble des schémas : 51) La méthode utilisée, sur tous les schémas, pour le repérage des bornes des contacts et des différents récepteurs (bobines, voyants, ect...) est la suivante : - Tous les récepteurs des circuits de commande et d'automaticité (bobines, voyants, ect...) portent les repères qui sont portés sur l'appareil lui-même. Ex : bobine de contacteur et de relais: A1 / A2 voyants lumineux: X1 / X2 - Le repérage des contacts se fait également avec les repères portés sur les appareils. Les bornes des contacts des circuits auxiliaires sont repérés par des nombres à deux chiffres. Le chiffre des unités indique la fonction du contact auxiliaire. - 1 et 2: contacts à ouverture (de repos), - 3 et 4: contacts à fermeture (de travail), - 5 et 6: contacts à ouverture à fonctionnement spécial tel que temporisé, de protection, ect... - 7 et 8 : contacts à fermeture à fonctionnement spécial tel que temporisé,de protection, ect... Le chiffre des dizaines indique le numéro d'ordre de chaque contact de l'appareil. Tous les appareils qui entrent dans la composition d'un schéma sont identifiés par une ou deux lettres suivies d'un nombre et choisies en fonction de la nature de l'appareil. ex : La lettre B désigne tous les appareils tels que pressostats thermostats ect... Il existe des tableaux donnant le classement par lettre repère pour chaque sorte de matériel.

52) Tous les thermostats et les pressostats utilisés sont représentés "ouverts" si leur fonction est une fonction de régulation et " fermés " si leur fonction est une fonction de sécurité. D'autre part,tous les thermostats et les pressostats utilisés en régulation comme en sécurité fonctionnent avec une fermeture en 2-3 par montée de pression et une fermeture en 2-1 par baisse de pression. 53) Parmi les sectionneurs actuellement sur le marché certains possèdent deux contacts de précoupure, d’autres ne possèdent qu’un seul contact de précoupure. 54) Protection des moteurs : Tous les moteurs monophasés équipant les évaporateurs sont: - soit auto-protégés par leur impédance pour les petites puissances, - soit protégés par des thermostats internes "ipsothermes" . Ces thermostats sont incorporés dans le bobinage des moteurs. Certains schémas étant réalisés avec ce type de matériels il est donc normal qu'aucune protection n'apparaisse sur le schéma du circuit de commande. Sur les groupes hermétiques utilisés en réfrigération il existe plusieurs types de protection: - 1) Protection externe : "Klixon" ( échauffement et surintensités )

"Klixon" Ipsothermes Thermistances

- 2) Protection interne : La protection par ipsotherme que l'on trouve sur certains moteurs est bien souvent une protection que le frigoriste n'a pas à raccorder, car elle fait partie intégrante du moteur. C'est d'ailleurs pour cette raison que ce type de protection n’apparaît sur aucun schéma. Les autres appareils seront protégés de façon à assurer une priorité "au froid" . 6) Régulation des circuits frigorifiques :

SYMBOLISATION DES THERMOSTATS ET DES PRESSOSTATS 61) Thermostats : Contact "fermeture" (de travail) La fermeture du contact de travail va mettre "au travail" ou sous tension l'organe de commande ou un récepteur quelconque. ex: thermostat de régulation d'une enceinte réfrigérée, thermostat d'alarme ect... Le contact se ferme par augmentation de température.

Contact "fermeture" (de travail) ex: thermostat de régulation d'une enceinte chauffée, régulation de la température d'un réévaporateur à bain-marie. Le contact se ferme par baisse de température.

Contact "ouverture" (de repos) L'ouverture du contact de repos va mettre "au repos" ou hors tension l'organe de commande ou un récepteur quelconque. ex: thermostat de sécurité chaud, thermostat de fin de dégivrage. Le contact s'ouvre par augmentation de température.

Contact "ouverture" (de repos) ex: thermostat de sécurité froid, thermostat de cuve de machine à glaçons, thermostat d'évaporateur de machine à glaçons. Le contact s'ouvre par baisse de température. .

62) Pressostats basse pression :

Contact "ouverture" (de repos) ex: pressostat utilisé en sécurité basse pression. Le contact du pressostat s'ouvre par baisse de pression.

Contact "ouverture" (de repos) ex: pressostat de fin de dégivrage. Le contact du pressostat s'ouvre par montée de pression.

Contact "fermeture" (de travail) ex: pressostat basse pression utilisé en régulation (pump-down). Le contact du pressostat se ferme par montée de pression.

Contact "fermeture" (de travail) ex: régulation de la ventilation d'un évaporateur, associée à une régulation thermostatique du groupe. Le contact du pressostat se ferme par baisse de pression.

63) Pressostat haute pression :

Contact "fermeture" (de travail) ex: pressostat haute pression utilisé pour la régulation de la ventilation sur un condenseur à air. Le contact du pressostat se ferme par montée de pression.

Contact "ouverture" (de repos) ex: pressostat utilisé en sécurité haute pression. Le contact du pressostat s'ouvre par montée de pression.

64) Combinés haute et basse pression :

Le contact HP va s'ouvrir par montée de pression soit, le contact BP va s'ouvrir par baisse de pression la BP.

Contact "ouverture" (de repos) ex: combiné pressostatique basse et haute pression utilisé en sécurité. Le contact du combiné va s'ouvrir soit par montée de la HP ou baisse de la BP.

65) Pressotat haute pression à réarmement manuel :

Contact "inverseur"O + F" ex: ce type de pressostat à réarmement manuel ne peut bien évidemment avoir qu'une fonction de sécurité

Le contact inverseur va basculer et se verrouiller dès que la haute pression va atteindre une valeur anormale. Après recherche du défaut un réarmement manuel permettra de remettre l'appareil en service. Nous pourrons retrouver ce même type de pressostat en BP mais la manoeuvre des contacts se fera pour une baisse de pression.

NORMES FRIGORIFIQUES

Introduction : Une installation fluidique peut être représentée de façon très simplifiée par un schéma facilitant l'étude de sa constitution et la compréhension du fonctionnement, en particulier lors du dépannage. Le spécialiste EMF doit être capable de lire et de comprendre un schéma fluidique, d'identifier les composants, de rechercher les caractéristiques d'un composant à changer. Tous les symboles suivants vont vous permettre de réaliser le schéma fluidique le plus simple au schéma le plus compliqué. Le tableau, vous indique : - la désignation de l’appareil, - le symbole générique (dont tous les autres symbole dérivent), - le symbole dérivé (nouvelle norme), - le symbole spécifique (ancienne norme).

Utilisation des symboles : Le respect de l’echelle des grandeurs dans la représentation des symboles sur les schémas est laissé à l’initiative des exécutants Le schéma se doit d’être le plus proche de la réalité pour cela, le sens de passage des différents appareils est a respecter (contre courant ect...), ainsi que l’alimentation et la position (haut, bas etc...). Néanmoins, il est souhaitable que les dimensions relatives des éléments à représenter soient en cohérence avec leurs dimensions réelles.

CHAMBRE FROIDE VENTILEE A TEMPERATURE POSITIVE AUTOMATICITE PAR THERMOSTAT D'AMBIANCE

Action directe du thermostat sur le groupe 1) Avantages: - pose et réglage facile, - les températures de conservation sont bien assurées.

2) Inconvenients: - L'automaticité par thermostat d'ambiance ne tient pas compte des grosses variations d'entrées de marchandises riches en eau et l'on risque un givrage excessif de l'évaporateur. L'excès de givre a pour effet de diminuer fortement l'échange entre l'air ambiant de l'enceinte à refroidir et le fluide frigorigène en ébullition dans l'évaporateur; le givre s'accumule les périodes de fonctionnement s'allongent jusqu'à ce que le groupe ne s'arrête plus. - Avec une automaticité par thermostat d'ambiance il faut prévoir un dégivrage régulier de l'évaporateur, dégivrage manuel ou automatique par interrupteur horaire. - Cette automaticité présente également l'inconvénient de ne pas tenir compte de la migration du fluide frigorigène vers l’évaporateur. En effet pendant les périodes d'arrêt du groupe le fluide frigorigène a tendance à venir s'accumuler dans l'évaporateur et cela risque d'entraîner des coups de liquide au redémarrage du groupe.

3) Utilsation: L’utilisation d'une régulation par thermostat d'ambiance peut se concevoir sans problème lorsque: - l'introduction de denrées riches en eau est régulière et sans excès, - la température de l'enceinte à refroidir est bien supérieure à 0°C de façon à ce que l'excès de givre soit moins à craindre, - les marchandises contiennent peu ou pas d'eau (produits en boite), - le service est peu important chambre froide de stockage plus que chambre froide de détail.

4) Fonctionnement: La fermeture du thermostat de régulation B3 par augmentation de la température de l'enceinte met sous tension la bobine du contacteur groupe KM1 après fermeture de l’interrupteur S1. Dès que la température de l'enceinte est atteinte le thermostat coupe l'alimentation du groupe. Si pendant le fonctionnement un problème survient soit au niveau du moteur soit au niveau du circuit frigorifique HP haute ou BP basse le groupe serait mis à l'arrêt par ouverture de F1 de B1 ou de B2. Le ventilateur évaporateur est asservi au groupe. Si le groupe fonctionne, le ventilateur fonctionne. Si le groupe est à l'arrêt le ventilateur est à l'arrêt.

REGULATION PAR PROTECTION MINIMUM C'est aussi une régulation par thermostat tout ou rien (T.O.R.) avec action directe sur le compresseur mais, pour éviter la libre circulation du fluide frigorigène dans l'installation pendant les périodes d'arrêt du groupe et les risques de coups de liquide que cela risque d'entraîner on installe sur la conduite liquide à l'entrée du détendeur (le plus près possible de celui-ci) une vanne électromagnétique (V.E.M.). On a donc une régulation par thermostat TOR avec action directe sur le groupe et sur la vanne électromagnétique.

Fonctionnement: Le sectionneur Q est fermé Q1 et Q2 contacts de précoupures étant fermés le circuit de commande est sous tension. S1 est fermé, la température de l'enceinte à refroidir étant élevée le thermostat B3 se ferme et KM1 contacteur groupe est sous tension. Les contacts de KM1 13-14 et 23-24 sont fermés. Le ventilateur évaporateur tourne et la VEM est sous tension, de ce fait le fluide frigorigène peut circuler et jouer correctement son rôle. Lorsque la température de l'enceinte sera atteinte B3 va s'ouvrir, KM1 étant désalimenté ses contacts reviennent en position initiale (ouvert) et M2 ainsi que Y1 ne sont plus sous tension. La VEM étant fermée elle empêchera toute migration du fluide vers l'évaporateur. Le fluide frigorigène dans l'évaporateur compte tenu de l'augmentation de température dans l'enceinte aura tendance à se vaporiser, cette vaporisation pouvant être accentuée par un fonctionnement permanent du ventilateur évaporateur. La sécurité de fonctionnement de l'installation étant assurée par F1 (surintensité) et par B1 et B2 lors d'une HP trop importante ou d'une BP trop basse. Les autres modules sont protégés par des fusibles indépendants afin d'assurer une priorité "au froid".

LE "PUMP-DOWN" ET POURQUOI 1) Définition: Le "pump-down" c'est à dire le tirage au vide automatique ou unique consiste à vider l'évaporateur de son fluide frigorigène à chaque arrêt du groupe.

2) Principe: Le pump-down est réalisé avec le matériel suivant: - 1 vanne électromagnétique montée sur la conduite liquide de l'installation, - 1 thermostat d'ambiance, - 1 pressostat basse pression installé en régulation. Quand la température est atteinte dans l'enceinte à refroidir le thermostat coupe l'alimentation de la vanne électromagnétique ce qui interrompt l'arrivée du liquide a l'évaporateur. Le compresseur continue de fonctionner et aspire le fluide qui se trouve dans l'évaporateur. Quand la pression dans le circuit basse pression a atteint une valeur suffisamment basse (0,2 b) le pressostat BP coupe l'alimentation électrique du groupe. La température de l'enceinte augmentant le thermostat ferme le circuit de la VEM. La pression dans l'évaporateur ainsi que dans la ligne d'aspiration remonte. Dès que la pression BP a atteint la valeur correspondant au point d'enclenchement du pressostat (fonction de la température de fonctionnement de la chambre) le groupe démarre.

3) Utilisation: Pendant les périodes d'arrêt d'une installation il y a toujours migration du fluide, du point le plus chaud vers le point le plus froid du circuit. Le fluide a donc tendance à aller s'accumuler dans l'évaporateur d'où risque de coup de liquide au démarrage du groupe. D'autre part la concentration d'huile augmente avec la pression. L'utilisation du pump-down faible BP dans le carter limite donc l'absorption de fluide frigorigène par l'huile. Cette régulation est intéressante aussi lors du dégivrage de l'évaporateur par résistance électrique afin d'éviter des pressions trop importantes sur des modules comme le détendeur et les pressostats.

REGULATION PAR TIRAGE AU VIDE AUTOMATIQUE 1) Fontionnement: Après fermeture du sectionneur Q le circuit de commande est sous tension. L’interrupteur S1 étant fermé la température de l'ambiance étant au point de consigne le contact de B3 (manoeuvrant à la hausse de température) se ferme. La VEM est sous tension et le fluide frigorigène circule librement. La pression BP augmentant B2 ferme son contact (contact se fermant à la hausse de pression) et KM1 est alimenté, le groupe tourne. Lorsque la température dans l'ambiance est atteinte B3 s'ouvre et la VEM est désalimentée. Le groupe fonctionne toujours et aspire le fluide dans l'évaporateur. La pression BP chute jusqu'à atteindre la valeur de réglage du pressostat B2 s'ouvre et interrompt l'alimentation du groupe. 11) Remarque: Avec une régulation par tirage au vide automatique il faut éviter d'utiliser une résistance de carter surtout si celle-ci est interne afin de ne pas avoir un fonctionnement du compresseur en cycles courts. Ces cycles courts pouvant apparaître en cas de vem fuyarde ou de remontée intempestive de pression.

REGULATION PAR TIRAGE AU VIDE UNIQUE Fonctionnement: On utilisera pour cette régulation en plus des modules du pump-down auto un relais auxiliaire KA1 pour la ligne de tirage au vide. S1 est fermé la température dans l'enceinte ayant atteint la consigne B3 se ferme et KA1 est alimenté. Ses contacts 13-14 et 23-24 se ferment. La VEM est alimentée et le fluide circule naturellement la BP augmentant B2 se ferme KM1 est alimenté le groupe démarre les contacts KM1 13-14 et 23-24 sont fermés nous avons donc mise en marche du ventilateur et auto alimentation du contact KA1 23-24, lorsque la température de consigne est atteinte B3 s'ouvre désalimente KA1. La VEM n'étant plus sous tension bloque le passage du fluide. Le compresseur aspire le fluide et vide l'évaporateur ceci étant possible car le contact KM1 23-24 assure l'alimentation de son relais. Lorsque la pression de consigne est atteinte (0,2 b) B2 s'ouvre et désalimente KM1 le groupe s'arrête Même si pour une raison quelconque la BP augmente B2 se ferme, les contacts de KA1 et KM1 étant ouvert le groupe ne pourra redémarrer. Le redémarrage ne sera possible qu'à la fermeture de B3 donc alimentation de KA1.

RECHERCHE D’UN BORNIER Lors du câblage d’une armoire électrique de chambre froide de nombreux modules peuvent se situer en dehors de cette armoire (pressostat, thermostat, moteur, VEM etc...) d’autres sur la porte de cette armoire (voyant, interrupteur etc...). Tous ces modules auront leurs connexions électriques effectuées sur un bornier. Pour établir ce bornier il faudra repérer les bornes sur le schéma: - les numéroter, - les disposer judicieusement afin d’éviter tout croisement de fils. Ces dispositions permettront de câbler l’armoire électrique en atelier, de la raccorder sur le chantier et surtout de faciliter les dépannages.

LES DEGIVRAGES 1) Généralites: Lorsque, dans les évaporateurs refroidisseurs d'air, la température de la batterie est inférieure à 0°C, du givre se dépose sur les tubes. Le givre réduit l'intensité des échanges thermiques et le brassage de l'air. Aussi, est-il nécessaire de procéder régulièrement au dégivrage de la batterie (évaporateur, gaine, égouttoir...). Les problèmes essentiels du dégivrage sont: - le choix du mode de chauffage - la réduction des pertes de chaleur - la détermination de la fréquence. 11) Modes de chauffage: Différents procédés peut-être utilisés, seuls ou simultanément, selon le mode de chauffage, on peut distinguer: chauffage par l'intérieur des tubes, - gaz chauds, - liquide frigorigène chaud. chauffage par l'extérieur des tubes, - air, - eau, - chauffage électrique, - solution incongelable. 12) Fréquence: Il convient de dégivrer à la fréquence optimale. Si la fréquence est trop faible, le coefficient de transmission de chaleur se dégrade et l'efficacité du système diminue. Si la fréquence est trop grande, la charge thermique du local est augmentée et il en résulte également une réduction de l'efficacité du système, d'autant plus sensible que le local est à basse température. En général, la fréquence optimale est à définir selon les conditions d'utilisation du local, de la nature du chargement, et selon les conditions extérieures. Points à prendre en compte: - nombre d’ouverture de porte (utilisation du local), - type d’évaporateur (écartement des ailettes), - nature du chargement, - différence de température entre l’intérieure et l’extérieure... 13) Conditions: Une opération de dégivrage se décompose en trois périodes: - période de réchauffement durant laquelle la batterie et le givre sont réchauffés à une température égale à 0°C. - Période de fusion durant laquelle, en plus de la chaleur nécessaire à l'élimination du givre, il faut tenir compte de la chaleur nécessaire au séchage de la batterie. - Période de refroidissement durant laquelle la batterie dégivrée est refroidie jusqu'à la température de consigne du local.

En général, on considère que la durée du dégivrage ne correspond qu'aux deux premières périodes. Il est plus exact de définir la durée du dégivrage comme le temps compris entre le début du processus de dégivrage et le premier arrêt automatique du système frigorifique. La quantité de chaleur mise en jeu par la fusion du givre est une fraction du bilan global d'une opération de dégivrage. L'efficacité du dégivrage, peut-être exprimée par le rapport de ces deux quantités de chaleur. Il est d'autant plus élevée que: - la masse de givre à évacuer est importante, - la durée du dégivrage est brève, - les pertes sont petites. 14) Commande du dégivrage: La commande automatique des opérations de dégivrage d'un évaporateur comprend trois dispositifs; le premier provoque le dégivrage, le deuxième détermine la séquence du dégivrage, le troisième commande la fin du dégivrage. Début: Une opération de dégivrage peut-être provoquée soit quand s'est formée une certaine épaisseur de givre, soit à intervalles de temps réguliers et prédéterminés. Dans le premier cas l'épaisseur de givre peut-être appréciée par un détecteur d'épaisseur. Dans le deuxième cas les opérations de dégivrage sont déclenchées au moyen d'une horloge (plusieurs fois par jour). Celle-ci arrête la production de froid et déclenche la séquence de dégivrage. Séquence: Un système automatique des opérations de dégivrage comporte, selon le mode de chauffage adopté, tout ou partie des opérations suivantes: - vidage de l'évaporateur; arrêt, si nécessaire, du compresseur; arrêt des ventilateurs, - mise en service du dispositif de chauffage de la batterie et de l'égouttoir, - mise en froid de la batterie pour la prise en glace des gouttelettes d'eau. Arrêt: La fin du dégivrage peut-être commandée: - Par un thermostat d'élément (fin de dégivrage) qui détermine l'élévation de la température de la batterie à une valeur supérieure à 0°C. - Par un pressostat basse-pression qui déclenche quand la pression devient suffisamment élevée. - Par l'horloge; dans ce cas la durée du dégivrage est prédéterminée. Ce dispositif présente l'inconvénient d'être aléatoire si la durée est excessive, la dépense énergétique est inutilement accrue, si la durée est trop courte l'évaporateur est mal dégivré. Aussi, est-il indispensable, quel que soit le système de commande adopté, de surveiller attentivement et régulièrement les conditions pratiques dans lesquelles s'opèrent le dégivrage des évaporateurs.

2) Différents modes de dégivrage des chambres froides positives: Lorsque la température d’évaporation descend en dessous de zéro degré,du givre se forme sur l’évaporateur. Le dégivrage est assuré à l’arrêt du groupe,par la ventilation forcée de l’évaporateur dans un milieu ambiant à température positive. 21) A chaque cycle:

Dans ce cas la régulation (thermostatique ou pressostatique) commande le groupe. La ventilation de l’évaporateur fonctionne en marche forcée.

Q

T° >

Q

KM1 groupe

M2 ventilateur évaporateur

Cette ventilation permanente dessèche les produits non emballés entreposés. 22) Par pendule: Rendu automatique le dégivrage est cyclique. A heure fixe: Un contact de la pendule désalimente la commande du groupe un autre contact alimente en marche forcée la ventilation évaporateur. Ces deux contacts distincts peuvent être remplacés par un contact inverseur à trois plots. Q

13 km 1 14

P

KM1

h orlog e

gro up e

Q

KM2 v en tila te ur evap orate u r

3) Dégivrages des chambres froides négatives: Le milieu ambiant est à une température toujours inférieur à 0°C, le dégivrage des évaporateurs doit se faire par chauffage interne de l’évaporateur. 31) Différents modes de dégivrage: Dégivrage manuel: Exemple: container ancienne génération. Ce dégivrage impose:

- l’arrêt du groupe, - le transfert des produits surgelés dans un autre conservateur, - l’ouverture de la porte pour réchauffer l’ambiance bien au-dessus de 0°C. Les dégivrages automatiques: Il seront tous commandés par pendule (interrupteur horaire) Pendule de dégivrage: Alimentée en monophasé 220V puis mise à l’heure, elle doit être programmée pour plusieurs (quatre en général) dégivrages journalier aux heures creuses d’utilisation de la chambre froide. Son rôle est de déclencher à heures fixes sur le circuit de commande: - l’arrêt de la congélation - et l’alimentation du circuit de dégivrage En fin de séquence (après dégivrage complet de l’évaporateur) la pendule commande la remise en congélation. Dégivrage par résistances chauffantes électriques: Des résistances en forme d’épingle traversent de part en part l’évaporateur parallèlement aux tubes. Le givre et la glace se détachent et finissent de fondre dans l’égouttoir également chauffé par résistances. Une canalisation maintenue hors gel jusqu’à l’extérieur de la chambre par un cordon chauffant évacue l’eau de dégivrage. Plusieurs cas de régulation: 1° cas: La pendule possède deux contacts simples simultanés ou un contact inverseur Inconvénients: A la remise en congélation l’air ambiant est ventilé sur l’évaporateur chaud (+2°C < ϑ < +12°C). 2° cas: La pendule possède un inverseur et un contact supplémentaire à fermeture retardée (fermeture retardée mécaniquement). Q

13 km 1 14

Q

P

KM1

KM3

h o rlo g e

g ro u p e

d é g iv ra g e

KM2 v e n tila te u r e v a p o r a te u r

Avantages: La fermeture retardée du contact supplémentaire permet la réfrigération de l’évaporateur avant sa ventilation. Cette temporisation peut être obtenue de façon différente : avec un bloc additionnel temporisé installé sur KM1 contacteur groupe.

Q

P

KM1

KM3

horloge

groupe

dégivrage

Q

KM2 ventilateur evaporateur

3° cas: Un thermostat de fin de dégivrage vient compléter la régulation Fonctionnement: Ce thermostat de contrôle de fin de dégivrage dont le bulbe (ou pastille) est placé entre les ailettes à la sortie et en haut de l’évaporateur est réglé pour couper à +12°C et réalimenter à +2°C le circuit de dégivrage. Avantage: Il permet malgré une séquence de dégivrage programmée supérieur à la normale d’arrêter le dégivrage dès sa fin. Il limite ainsi un réchauffement de la chambre et une vaporisation d’eau pouvant entraîner les couches de neige au plafond et sur les denrées. 4° cas: régulation identique au 3° cas mais le troisième plot du thermostat de fin de dégivrage et un relais KA remplacent le contact retardé de la pendule Q km1

11 ka1 12

tfd +2+12

Q

P

KM1

KM3

KA1

horloge

groupe

dégivrage

relais auxil.

KA 11 - 12 s’ouvre à +12°C et se referme à +2°C. Avantage:

KM2 ventilateur evaporateur

Ce retard des ventilateurs d’évaporateurs non fixé s’adapte à chaque dégivrage. Il limite le ∆t évitant d’amener au vide la BP à l’arrêt des ventilateurs. 5° cas: régulation identique au 4° cas avec l’avantage de remettre la congélation dès la fin effective du dégivrage ,ceci grâce à un relais de rappel équipant les horloges PARAGON série 61-21. Q

tfd +2+12

Q

P

KM1

horloge

groupe

KM2 ventilateur evapo rate ur

P

KM3

relais de rappel

dégivrage

Fonctionnement: - Congélation: pendule contact fermé sur KM1 et tfd contact fermé sur +2°C. - Dégivrage: pendule contact fermé sur KA1 et tfd contact fermé sur +2°C. - Fin du dégivrage effectif: pendule contact fermé sur KA1, tfd contact fermé sur +12°C. Alimenté, le relais de rappel bascule le contact de P sur KM1 (congélation) arrêtant le dégivrage et alimentant simultanément la congélation. Le retard ventilateur est assuré par le tfd à +2°C. 6° Cas: régulation identique au 5° cas avec un relais CA en plus équipant les horloges PARAGON type E 61-21 FR.

Q

tfd +2+12

13

11

14

12

ka1

Q

P

KM1

horloge

groupe

KA1

KM3

P

KM2

dégivrage

relais de rappel

ventilateur ev a po rate u r

4) Sécurités de fin de dégivrage: La fin du dégivrage est assurée par: - L’horloge: cas n° 1-2 - L’horloge et un thermostat de contrôle de fin de dégivrage, cas n° 3-4-5-6. Dans tous les cas un thermostat de sécurité dont le bulbe est voisin du thermostat de fin de dégivrage peut être utilisé.Monté en série avec le relais de dégivrage son contact s’ouvre à +24°C et se referme à +4°C. Q

tfd +2+12

13

11

14

12

ka1 tfd +4+24

Q

P

KM 1

horloge

groupe

KA1

KM 3

P

dégivrage

relais de rappel

KM2 ventilateur evaporateur

LE DEGIVRAGE PAR GAZ CHAUDS

Dans le système de dégivrage par gaz chauds, il y a, en général, pas d’inversion du sens de circulation du fluide frigorigène dans l'évaporateur. Le compresseur est maintenu ou est mis en service pour procéder au dégivrage.

Le chauffage de l'évaporateur à dégivrer résulte du passage des gaz chauds, la chaleur étant absorbée par la fusion du givre.

Le système frigorifique comporte, outre les constituants usuels, une conduite reliant le refoulement du compresseur à l'entrée de l'évaporateur et un certain nombre de vannes et de clapets.

En période de production de froid, l’électrovanne N°1 et l’électrovanne N°2 sont désalimentées.

En période de dégivrage, l’électrovanne N°1 et l’électrovanne N°2 sont alimentées L'inconvénient principal de ce système est la condensation partielle ou totale des gaz dans l'évaporateur, nécessitant dont un dispositif de réévaporation.

Le dispositif de réévaporation peut faire intervenir divers modes de chauffage (chauffage par résistances électriques, par accumulateur de chaleur etc...). Selon le dispositif adopté, le système frigorifique peut comporter divers automates supplémentaires.

Q

tfd +2+12

Q

KM1

P

g ro u p e

h orlog e

M2 v en tilo ev ap o

Y1 N .O n°1 froid

Y2 N .F n °2 ch au d

DEGIVRAGE PAR INVERSION DE CYCLE 1) Inversion de cycle: Dans ce système, la réévaporation du fluide condensé dans l'évaporateur est obtenue par le condenseur. Pendant le dégivrage on inverse les rôles de l'évaporateur et du condenseur d'où le nom de dégivrage par inversion de cycle.

L'inversion du cycle est obtenue par l'intermédiaire d'une vanne à 4 voies également appelée vanne d'inversion de cycle. Elle comporte un tiroir distributeur commandé par un jeu depistons actionnés par la pression d'aspiration et contrôlés par une vanne solénoïde.

Cycle refroidissement

Cycle dégivrage

La vanne doit être montée le plus près possible du compresseur. Sur une installation simple, les gaz chauds sont envoyés à la sortie de l'évaporateur puis injectés par un détendeur dans le condenseur. Sur une installation comportant un condenseur à eau il est nécessaire de monter une vanne à pression constante à la sortie du condenseur afin d'éviter le gel de l'eau et l'éclatement des tubes. Il est également nécessaire de by-passer la vanne à eau par une vanne à eau électromagnétique, ouverte pendant le dégivrage afin de permettre une circulation d'eau.

4) Dégivrage par inversion de cycle schéma de principe:

Q

Q

KM1

P

groupe

horloge

M2 ventilo evapo

Y1 inversion de cycle

LES FABRIQUES DE GLACONS

1) Principe: Piéger sur un évaporateur de l’eau en lui absorbant sa chaleur sensible (1,16 Wh/kg°C) jusqu’à 0°C puis sa chaleur latente de solidification (90 Wh/kg)

11) Trois differents types de fabrication des glacons: 111) Fabrication avec eau statique: L’évaporateur est formé de doigts immergés dans un bac contenant de l’eau légèrement agitée par des palettes en rotation. Lorsque les cubes de glace formés autour des doigts gênent la rotation des palettes celles-ci font balancer leur moteur d’entraînement oscillant. Dans son mouvement le moteur actionne par un contact: - l’alimentation en gaz chaud de l’évaporateur, - le retrait du bac à eau et selon le type son remplissage, La température en fin de cycle de fabrication est aux environ de -15 à -20°C.

112) Fabrication par ruissellement: Sur plaques lisses : L’eau ruisselante sur l’évaporateur plaque se fixe en couche progressive. Arrivée à son épaisseur nominale la plaque de glace bascule un contact à mercure gênant la rotation d’un palpeur qui par l’intermédiaire de leur contact actionne: - l’arrêt de la pompe de circulation d’eau, - l’alimentation de l’évaporateur en gaz chaud. Une fois décollée, la plaque de glace glisse sur la grille de découpage (en nickel chromé) alimenté en permanence en 24 volts. Libéré de sa plaque de glace le palpeur ou le contact à mercure actionne: - la mise hors tension de la vanne gaz chaud. La température en fin de cycle de fabrication est aux environ de -20°C à -25°C.

113) Sur plaque alvéolée: Les glaçons sont formés individuellement sur un évaporateur à alvéoles sur lequel ruisselle un rideau d’eau. La température d’évaporation en fin de cycle avoisine -20°C. démoulage: 1° cas: le ∆θ évaporateur augmentant en cours de congélation (suivant l’épaisseur des glaçons) il devient maximum en fin de cycle (20 K), arrivé à la température d’évaporation de -18°C un thermostat de contact ou un pressostat BP à 0,55b au R12 réagit. L’une ou l’autre de ces régulations actionne une temporisation permettant la finition des glaçons. A l’issue le démoulage est actionné par: - l’alimentation en gaz chaud de l’évaporateur avec l’arrêt de la pompe à eau, le niveau du bac à eau est maintenu constant par un flotteur.

2° cas: le bac à eau est rempli une fois pour toutes à chaque début de cycle, en fin de fabrication les glaçons une fois formés, le bac est de nouveau presque vide. Dans ce cas un contact de poids ou un thermostat dont l’élément dans le bac émerge de l’eau, actionnera le démoulage par: - l’alimentation en gaz chaud de l’évaporateur, - avec arrêt de la pompe à eau, - et le remplissage du bac à eau. Fabrication par injection d’eau: Une pompe de bac par l’intermédiaire de gicleurs projette l’eau sous un évaporateur alvéolé. L’eau non solidifiée retombant dans le bac est recyclée par la pompe pour être projetée sur l’évaporateur. En fin de congélation la température d’évaporation avoisine les -25°C. Un thermostat dont le bulbe est logé entre deux rangées d’alvéoles relève à ce moment là une température de glaçons de -18°C, il actionnera une temporisation permettant la finition des glaçons.

La durée de la temporisation atteinte, le cycle de démoulage est actionné par: 1° cas: - l’alimentation en gaz chaud de l’évaporateur, - l’arrêt de la pompe à eau, - le remplissage du bac d’eau. 2° cas: Le remplissage du bac à eau avec de l’eau réchauffée dans un échangeur (faisant office de désurchauffeur du fluide), cette eau baignant un court instant l’évaporateur le libérant ainsi des glaçons.

2) Différents types de remise en réfrigération:

Une came mise en rotation au démoulage décrit un tour en deux minutes environ et remet le cycle en réfrigération une fois le tour achevé. Cette came rotative peut être remplacée par une horloge. Sur les machines à remplissage unique (qui se produit pendant le cycle de démoulage) un contact de poids ou une sonde de niveau d’eau commande l’arrêt du remplissage et la remise en réfrigération une fois la cuve pleine. Un thermostat avec son bulbe logé entre les alvéoles est réglé à une température positive voisine de +6°C, il enclenche la réfrigération lorsque l’évaporateur libéré de ses glaçons se réchauffe. 21) Régulation de la température ou pression de condensation: Afin de maintenir une puissance constante au détendeur grâce à une ∆p stabilisée (ceci est important avec une détente par capillaire) il est nécessaire de réguler la H.P. Un pressostat HP ou un thermostat d’élément avec son bulbe sur la ligne liquide régule la ventilation ou le débit d’eau du condenseur. 211) Cycle de réfrigération: Durant la réfrigération, la température de condensation est presque stable et dépend pour une température extérieure donnée du débit masse du fluide (qm) donc du ∆θ du condenseur. Pendant ce fonctionnement le condenseur est presque toujours soit ventilé soit alimenté en eau de refroidissement car la régulation par tout ou rien garde son contact fermé. 212) Cycle de démoulage: Par la mise en gaz chaud de l’évaporateur le détendeur est mis hors circuit. La différence de pression (HP-BP) du compresseur n’est entretenue que par les pertes de charges de l’évaporateur et de la tuyauterie. La quantité élevée de chaleur sensible nécessaire au démoulage de l’évaporateur est obtenue par une température de refoulement élevée. Cette chaleur sensible permet le réchauffage de l’évaporateur sans provoquer de condensation du fluide préjudiciable au compresseur. Si pendant le démoulage le condenseur de part sa régulation fonctionne en statique, un clapet antiretour monté sur du condenseur évite l’égalisation des pressions HP du condenseur dans la conduite gaz chaud. L’autre solution consiste à ne pas arrêter la ventilation du condenseur (celui-ci ne recevant plus de débit masse) afin d’abaisser au minimum son ∆θ. Les pressions HP du condenseur et du refoulement gaz chaud sont à peu près égales, annulant le risque de transfert de fluide liquide du condenseur dans l’évaporateur et ne nécessitant plus de clapet anti retour.

3) Température ou pression d’évaporation: Après la réfrigération de l’eau à 0,5 + 1°C la congélation peut débuter. La température d’évaporation évolue alors vers un minimum en fonction de l’épaisseur des glaçons. Le ∆θ évaporateur (θo - θ de l’eau dans le bac) est la somme des coefficients de transmission de chaleur: - de l’évaporateur, - de la plaque support de glace, - de la glace. Glace fabriquée en plaque: Le ∆θ en fin de cycle est compris entre 15 et 20K voir de 25K pour les plaques plus épaisses. Glace fabriquée avec eau statique: Le ∆θ est compris entre 15 et 20K Glaçons fabriqués en alvéoles: Le froid est conduit dans chaque glaçon fabriqué individuellement par les cinq faces des alvéoles. Le pouvoir isolant de la glace est donc réduit malgré le volume, le transfert calorifique est amélioré et la durée du cycle raccourcie, le ∆θ est compris entre 20 et 25K.

4) Renouvellement de l’eau du bac: En cours de démoulage le bac est rempli pour un prochain cycle. On constate deux solutions: - le bac est vidé du reste de son eau avant son remplissage, - le bac est rempli avec débordement de quelques secondes. Dans l’eau refroidie le calcaire et les sels se précipitent pour former des dépôts. Afin de diluer la concentration et d’éliminer les précipités, l’eau est toute ou partiellement renouvelée.

5) Installation: 1° Enlever tous les artifices de blocage des suspensions des appareils suivants: - moteur oscillant d’entraînement des palettes rotatives, - groupe hermétique, - contact de poids ect... 2° pour un bon fonctionnement de votre fabrique de glaçons vous devez l’installer dans un local ventilé non soumis aux vapeurs chaudes ou graisseuses: - en éloignant la façade condenseur du mur de la pièce, - en la disposant correctement de niveau à l’aide des pieds réglables, - en l’alimentant avec une eau froide et filtrée équipée d’une vanne de barrage par élément de fabrication (en cas de forte pression utiliser un réducteur de pression), - en utilisant une évacuation d’eau toujours descendante à partir de la cuve de stockage afin de la garder vide d’eau, - en utilisant une alimentation électrique avec terre efficace et protection différentielle, - en vérifiant le bon placement du bulbe du thermostat de cuve de stockage afin de remplir totalement la réserve avant l’arrêt de la fabrication.

6) Entretien: Détartrage chimique du circuit d’eau par fonctionnement unique de la pompe de circulation d’eau. En cas de réparation importante on peut disposer un filtre frigorifique en amont de l’électrovanne gaz chaud. Le nettoyage du condenseur doit être fréquent. 7) Aspect des glaçons: 71) La transparence: Afin d’obtenir des glaçons transparents deux paramètres doivent être réunis L’eau ne doit pas être souillée (ni colorée) par la terre ou de la rouille, ni comporter un excès de sels minéraux. L’eau doit être brassée pour garder une bonne oxygénation. Pour cela on l’agite avec des palettes, on la fait ruisseler ou on l’injecte à travers des gicleurs. 72) Les craquelures: Les glaçons sont normalement craquelés surtout avec les fabrications à alvéoles. En cours de fabrication le glaçon est refroidi à une température voisine de -15 à -20°C où il augmente de volume. Ceux qui se trouvent emprisonné par cinq de ses faces subissent une pression mécanique élevée et se craquellent.

I . CARACTERISTIQUES PHYSIQUES Quelques informations utiles sur l’eau et la glace Propriétés Eau douce L’eau douce augmente en densité au fur et à mesure que la température s’abaisse , jusqu’à 4°C ou elle atteint le maximum de sa densité Densité à 15°C Chaleur spécifique Chaleur latente de fusion Point de congélation Point D’ébullition Eau de mer avec salinité à 3,5 % Densité Chaleur spécifique Chaleur latente de fusion Point de congélation avec salinité 1,0 % 2,0 % 3,0 % 3,5 % 4,0 % Glace Densité Glace d’eau douce

II . QUELQUES INDICATIONS POUR CHIFFRER LES BESOINS EN GLACE DES UTILISATEURS Unités de mesure

1 kg/l 1 t/m3 1,0 80 Kcal/kg 0 °C 100 °C 1,027 kg/l ( à 0°C ) 1,027 t/ m3 ( à 0°C ) 0,94 ( à 0°C ) 0,93 ( à 20°C ) 77 - 80 Kcal/kg - 0,6 °C - 1,2 °C - 1,6 °C - 1,9 °C - 2,2 °C

USA Chaque système de production de glace doit satisfaire des besoins individuels . Ces besoins sont tellement différents les uns des autres qu’il est impossible de tous les exposer en détail . Cependant il existe des bases communes que nous donnons ci-dessous . utilisation hôtels (par chambre ) cocktails ( par pers. ) restaurant : par siège : par client cafetaria : usage géner : repas hôpitaux : par lit : par employé fast food : par siège : par client bar catering par pers.

quantité

type de glace

1 à 1,5 kg 1 à 1,5 kg 1,5 à 2,2 kg 0,5 à 0,75 kg .0,2 kg 0,2 kg 3 kg 0,9 kg 3 à 3,5 kg 0,4 kg 0,5 kg/dm3 0,45 kg

glaçons glaçons/grains glaçons/grains glaçons/grains glaçons/grains glaçons/grains glaçons/grains glaçons/grains glaçons/grains glaçons/grains glaçons/grains glaçons/grains

FRANCE S’inspirer des indications ci-dessus étant entendu que la consommation de glace actuelle est nettement inférieure à celle de nos voisins ( RFA GB ) sans parler des pays latins européens

0,92 kg/l ( à 0°C ) 0,92 t/ m3 ( à 0°C ) 0,86 - 0,92 t/ m3

Glace d’eau de mer Chaleur spécifique à 0°C à - 20°C Chaleur latente de fusion Point de fusion

0,49 0,46 80 Kcal/kg 0 °C

Rapport poids/volume et volume/poids Glace en grains Glace en grains comprimée Glace en petits cylindres Glace en écailles

1,7 m3/t ou 0,588 t/ m3 1,5 m3/t ou 0,666 t/ m3 1,9 m3/t ou 0,536 t/ m3 2,1 m3/t ou 0,476 t/ m3

Effets réfrigérants Glace en écailles Glace en grains

cal/kg 77,5 76,3 3

Effets réfrigérants Glace en écailles Glace en grains

Kcal/dm 37 36 à 40

Pourcentage de glace ( 80 Kcal/kg ) de la masse Glace en écailles Glace en grains Glace en grains comprimée

97 % 80 à 85 % 92 %

Températures surperficielles initiales Glace en écailles Glace en grains types divers

- 8°C à - 20 °C 0 °C

seaux à glace plateaux de fruits de mer

∅ 250 ∅ 310 ∅ 360 ∅ 410 ∅ 460 ∅ 520

1,5 à 3,5 kg/h 0,6 à 0,8 kg 1,2 à 1,5 kg 2,5 à 3 kg 3 à 3,5 kg 4 à 4,5 kg 6 à 6,5 kg

Besoins de glace en grains pour les étals poissons buffets de hors d’oeuvre et salad/bar poids spécifique de la glace en grains : 1000 kg/ 1,7 m3 = 588 kg/m3 Nous arrondirons pour les calculs à 600 kg/m3 Pour 1 m2 de surface avec une hauteur de glace de 0,10 m il faut : 600 kg/m3 : 0,10 m = 60 kg/m2 x 80 kcal = 4800 kcal maintien jour + 25 %=15 kg/m2 x 80 kcal = 1200 kcal 75 kg/m2 6000 kcal Ces chiffres sont éventuellement à majorer en fonction de la hauteur de glace souhaitée et de la durée du service midi seulement , midi et soir fréquentation permanente de 10 à 22 h ou + Compte tenu des rythmes d’utilisation il est necessaire de prévoir un stockage important de glace par rapport à la production de la machine . Dans tous les cas il devra être supérieur à 50 % de la production / 24 h Besoins de glace en grains pour la conservation du poisson en chambre froide 2 à 300 g/kg de poisson Besion de glace en écailles pour les mêmes utilisations que cidessus . Poids spécifique de la glace en écaille : 1000 kg /2,1 m3 = 476 kg/m3 Nous arrodirons pour les calculs à 500 kg/m3 Si nous souhaitons la même capacité frigorifique que pour le grain il faudra donc le même poids et compte tenu du poids spécifique de la glace en écailles une hauteur de glace de 0,12 m Pour 1 m2 de surface utile avec une hauteur de glace de 0,12 500 kg/m3 x 0,12 m = 60 kg + 25 % = 15 kg soit 75 kg/m2 utile ( 6000 kcal ) Même remarques que pour la glace en grains

LA MACHINE A ABSORPTION 1) Historique: A la fin du XIX siècle quatre types de machines frigorifiques sont proposés sur le marché et parmi elles, la machine à absorption. Elle est apparue chronologiquement en 3ème position, après la machine à compression évaporation de vapeur liquéfiable et les machines à détente d'air préalablement comprimé mais avant les machines à évaporation d'eau sous pression réduite qui n'existent presque plus. En 1850 Ch. TELLIER construit une armoire frigorifique directement refroidie par une machine à absorption utilisant l'ammoniac. Aucun brevet n'est pris, faute d'argent. Presque simultanément (1859), Ferdinand CARRE construit une machine basée sur le même principe et, plus fortuné, prend un brevet. Cette machine à glace présentée à l'exposition universelle de LONDRES, en 1862 remporte un vif succès qui ouvre la voie à de nombreuses installations industrielles dans différents pays mais surtout aux ETATS-UNIS. Parmi les causes des premiers succès de la machine à absorption, il faut souligner la supériorité du fluide frigorigène choisit par F. CARRE (l'ammoniac) comparée aux Ethers des machines à compression. En 1860 par ce principe, les machines produisent jusqu'à 100 kg de glace par heure. Pendant la guerre de Sécession (1861-1865) Daniel HOLDEN et Thomas RANKIN développent et perfectionnent la machine "CARRE" (60 tonnes de glace par jour). A partir de 1875 ces machines ne cessent de prendre de l'ampleur. On s'intéresse aussi à l'utilisation de l'énergie thermique perdue, comme énergie motrice (vapeur d'échappement, gaz brûlés, etc...). Des recherches ont lieu sur les mélanges binaires autres que l'ammoniac - eau (étude d'Edmond ALTENKIRCH). Entre deux guerres, c'est l'hégémonie du compresseur. Néanmoins la machine à absorption rencontre un regain de faveur, vers 1930, grâce à la découverte d'un nouveau mélange eau-bromure de lithium ou l'eau est le fluide frigorigène. (Société SERVEL pour des petites et moyennes machines, Société CARRIER pour les grosses unités, 2 millions de frigories par heure). 2) Principe de fonctionnement: L’agrégat est un ensemble hermétique qui se compose de différents éléments dans lesquels il y a deux circuits: - un gazeux - un liquide.

Une solution riche eau-ammoniac (35% de NH3) est contenue dans un réservoir 1. Par un système de vases communicants, la solution riche arrive au bouilleur 2. Et est chauffée par une source de chaleur 3. Qui peut-être une résistance électrique (12V ou 220V), un brûleur à gaz, ou un brûleur à pétrole. La température atteinte étant de l'ordre de 180°C, l'ammoniac et une petite quantité d'eau se vaporisent et quittent le bouilleur. La solution nouvellement appauvrie retombe par gravité dans le fond du bouilleur, elle sera refroidie par un échangeur de chaleur et dirigée dans l'absorbeur 8. Par diminution de la température (110°C), la vapeur d'eau se condense et se sépare de l'ammoniac dans le séparateur ou rectificateur 5. Elle retournera au bouilleur. L'ammoniac pur est désurchauffé puis condensé dans le condenseur 6. En traversant un échangeur de chaleur le liquide pur se sous-refroidit 9. Dans l'évaporateur 7, il sera mélangé à une forte proportion d'hydrogène provenant du haut de l'absorbeur 8. La pression est la même dans le condenseur et dans l'évaporateur. La pression du liquide d'ammoniac seul, dans l'évaporateur est très faible ce qui favorise sa vaporisation en empruntant la chaleur du compartiment et des denrées. Dans l'absorbeur 8, l'hydrogène par sa faible densité est séparé de l'ammoniac. Celui-ci étant absorbé et dissout par la solution pauvre. La solution nouvellement enrichie, tombe dans le réservoir, traverse l'échangeur de chaleur où elle refroidit la solution pauvre circulant à contre-courant puis se dirige dans le bouilleur.

3) Avantages des machines à absorption: Les machines à absorption sont fiables. En effet, elles ne comportent pas de parties mécaniques en mouvement à l'exception des pompes qui sont installées en double (installation industrielle). On ne rencontre pas non plus de problèmes dus aux huiles de lubrification. Elles sont très silencieuses et pratiquement inusables. Tout le circuit fluidique étant hermétique, les opérations d'entretien et les dépannages sont limités. Les petites installations "domestiques" ne sont pas dépendantes du courant électrique et acceptent de fonctionner malgré les cahots. Le fonctionnement d'une installation industrielle peut-être particulièrement économique, si la chaleur à fournir au bouilleur est gratuite ou peu coûteuse (récupération d'énergie,sources chaudes, gaz d'échappement, etc...).

4) Inconvénients des machines à absorption: A rendement fonctionnel égal, la consommation d'énergie est plus élevée pour ces machines que pour celles à compression. En cas de fuite de l'agrégat sur une installation "domestique" (ce qui est rare), la réparation est quasiment impossible. RAPPEL: L'ammoniac est un gaz toxique et son mélange avec une proportion d'air est explosif 5) Les pannes rencontrées sur un réfrigerateur domestique: 51) Le bouilleur ne chauffe pas: Chauffage électrique: - vérifier l'alimentation électrique (prise murale 220V ou 12V), - vérifier l'état des conducteurs et surtout des connections qui subissent des vibrations importantes lors du mouvement du véhicule, - vérifier les composants électriques tels que thermostat, résistance de chauffe, transformateur. Chauffage thermique: - vérifier le contenu du réservoir (pétrole) ou de la bouteille (gaz), - vérifier le détendeur et l'état du tuyau d'arrivée gaz (ce tuyau devra être remplacé tous

les3 ans), - vérifier l'état de la mèche (à changer après un arrêt de longue durée), - vérifier la veilleuse et son injecteur, - vérifier le thermocouple et la bobine électromagnétique qu'il commande, - mauvais positionnement du thermocouple dans la flamme, - défaut de masse, - conducteur coupé ou mauvais serrage du thermocouple sur la bobine, - nettoyer le brûleur, le gicleur, - nérifier le réglage de l'injecteur, - nérifier le thermostat. En position maxi il est "grand ouvert", le brûleur et la veilleuse sont alimentés. En position mini il se fermera, le brûleur ne sera plus alimenté. NOTA: L'extinction de la flamme du brûleur peut souffler la veilleuse. Dans ce cas, il faudra vérifier vos réglages ou le positionnement de la veilleuse. Le brûleur et la veilleuse peuvent être soufflés aussi par une aération trop importante ou trop proche. La mise en place d'un pare-vent peut s'avérer utile. 52) La source de chaleur fonctionne correctement mais il n'y a pas ou peu de production de froid: - vérifier la position de la laine de verre autour du bouilleur, qui doit bien couvrir le point de chauffe, - vérifier la bonne aération du condenseur. Ce type de réfrigérateur généralement encastré, nécessite un parfait refroidissement. Donc des grilles d'entrée et de sortie d'air (de 150 cm² d'orifice, chacune, nettoyées régulièrement). Il faut conserver aussi un espace minimum de 7 cm entre le réfrigérateur et la paroi. La température de l'air ambiant est trop haute. On considère qu'il existe, pour un réfrigérateur fonctionnant correctement, une différence de température (Delta) de 40°C entre la température de l'air ambiant et celle atteinte dans le compartiment réfrigéré. Une défaillance même minime entraîne une diminution de "Delta" et une élévation de la température interne. Si la température ambiante est supérieure à 40°C et même si aucun défaut ne perturbe le fonctionnement on ne peut rien exiger du réfrigérateur. - vérifier l'étanchéité du joint de porte, l'état du joint et des charnières, - regarder s'il n'y a pas de traces jaunâtres sur l'agrégat ce qui indiquerait la présence d'une fuite. Surchauffe: L'agrégat est conçu pour donner son plein rendement à une température déterminée. Lorsqu'il y a surchauffe (soit branchement simultané de l'appareil sur électricité et thermique, soit en utilisant un mauvais détendeur pour l'alimentation gaz), il y cristallisation de l'ammoniac et bouchage d'une partie du circuit. En secouant, voir en retournant le réfrigérateur, les cristaux se dispersent et l'agrégat pourra fonctionner de nouveau. Si la panne persiste l'agrégat devra être remplacé. NOTA: Lors d'un déplacement, les mouvements du véhicule entraînent, dans tous les cas une diminution du rendement frigorifique.

BASE POUR UN BON DIAGNOSTIQUE DE PANNE Avant de se lancer sur une installation, il faut la connaître, la comprendre. Pour ce faire il faut se servir de ce que la nature nous a donné c'est à dire nos sens. Nous utiliserons pour y arriver: - LE TOUCHER - L'ODORAT - LA VUE - L'OUIE Grâce à eux en plus d'une meilleure approche de la panne, nous aurons une vue du fonctionnement de l'installation correcte. Car il faut avoir compris les commandes, contrôles, et sécurités mis en place avant de commencer à dépanner. LE TOUCHER

TUYAUTERIE Vérification des zones de température remarquable de l'installation fluidique: - le sous refroidissement, - la surchauffe, - la zone de condensation, - la zone d'évaporation.

Moteur électrique et compresseur: - vérifier la température extérieure du module, - vérifier si c'est possible le mouvement de celui-ci (rotation :volant poulie hélice). Présence d'huile: - sur les tuyauteries, - au niveau des joints. Point chaud d'une installation: -résistance de porte, -résistance d'écoulement. 1 a

SENTIR Déceler une ou des odeurs: - odeur de brûlé, - odeur de moisie, - odeur d'huile, - odeur de décomposition, - odeur de vernis, - odeur de fluide frigorigène (NB: normalement inodore), - odeur de caoutchouc. Celles ci peuvent se trouver: - dans les moteurs. - dans le compresseur. - dans le tableau électrique. - dans la chambre froide. - dans le fluide frigorigène. Il faut aussi sentir la chaleur ambiante.

ECOUTER Ecouter une installation c'est percevoir les bruits normaux, et les bruits anormaux. Les bruits normaux: - détendeur, - horloge, - compresseur, - automates, - ventilation Les bruits anormaux: Dans cette catégorie nous pouvons distinguer deux groupes: Les bruits particuliers et les bruits d'une amplitude trop forte. Les bruits particuliers: - Grognement, - Fuite, - Contacteur, - Absence de bruit, - Ventilation, - Détendeur. REGARDER Il faut regarder l'état général de l'installation: - Tuyauteries - Automates - Machinerie - Tableau électrique - Chambre froide

1 a

Il faut porter un soin tout particulier au condenseur et à l'évaporateur. Ils doivent assurer leur fonction, être propres, être en parfait état, être dégagés de tout objet pouvant bloquer le passage de l'air, le flux d'air doit être uniforme.

Tableau électrique

Moteur

SENTIR

Fluide / Huile

Chambre froide

Automate

Tuyauterie

Automate

Condenseur

- BRULE - VERNIS - CAOUTCHOUC

- DECOMPOSITION - BRULE - VERNIS - CAOUTCHOUC

- BRULE - VERNIS

- BRULE - FREON - HUILE - CAOUTCHOUC - MOISI - DECOMPOSITION

- BRULE - HUILE / FREON

- ECRASEMENT - TRACE D'HUILE

- REGLAGE - APPARENCE - CONNECTION

- PROPRETE - AILLETTE - OBSTACLE - VENTILATION

REGARDER Evaporateur

Machinerie

Tableau électrique

- PRESENCE DE GLACE - VENTILATION

- PROPRETE - TRACE D'HUILE - ETAT GENERAL

- PROPRETE - ETAT APPAREILLAGE - ETAT CABLAGE

1 a

REMARQUABLE Moteur

- TEMPERATURE

Compresseur (culasse-carter)

- TEMPERATURE

TOUCHER

Chambre froide

Condenseur

Tuyauterie

- RESISTANCE DE PORTE - RESISTANCE - D'ECOULEMENT

- TEMPERATURE

- TEMPERATURE

- CLAPET Compresseur - MECANISME PALIER Moteur électrique

ECOUTER

- GROGNEMENT

- CONTACTEUR Tableau électrique - HORLOGE

Tuyauterie

- FUITE

Detendeur

- PASSAGE FLUIDE

1 a

Vous voilà donc près à être un bon dépanneur pour ce faire, voici une petite méthode de raisonnement de dépannage simple et infaillible : Réfléchir, raisonner et être méthodique sont les maîtres mots d’un bon dépanneur !

CONSEILS DE DEPANNAGE : Raisonnez toujours en températures, plutôt qu’en pressions. Vos raisonnements resteront valables quelque soit le fluide frigorigène utilisé dans l’installation. Prenez vos mesures (SR, SK…) que lorsque votre installation arrive au régime de fonctionnement.

Evaporateur

Condenseur

Panne du détendeur trop petit

Erreur de sélection (buse) Train thermostatique percé ou non adapté Filtre détendeur colmaté Détendeur trop fermé, grippé HP anormalement faible Bulbe mal fixé

Condenseur

Evaporateur

Panne manque de charge

Filtre déshydrateur colmaté Vanne départ liquide étranglée VEM ligne liquide ouvre mal Mauvaise sélection d’accessoires ligne liquide (sous dimensionné) Diamètre ligne liquide trop faible Grand dénivelé (évaporateur haut dessus du condenseur) Ligne liquide traversant un endroit très chaud

Condenseur

Evaporateur

Panne pré-détente

Panne évaporateur trop petit

Evaporateur ou Filtre encrassé, Manque de débit (pompe ou ventilateur sous dimensionné, tourne à l’envers…) Bipasse perturbateur du débit du médium ou Recyclage du médium Evaporateur anormalement givré (à air) Tube distributeur liquide bouché Huile piégée dans l’évaporateur

Condenseur

Evaporateur

Compresseur trop petit

Clapet (aspiration et/ou refoulement compresseur) non étanche ou cassé Cylindre compresseur non étanche, Joint de culasse non étanche, Soupape de sûreté compresseur non étanche Flotteur séparateur d’huile coincé Vitesse de rotation trop faible Charge thermique anormalement élevée Tiroir de la vanne d’inversion de cycle coincé en position intermédiaire

Panne de l’excès de charge

Condenseur

Evaporateur

Panne condenseur trop petit

Condenseur encrassé Filtre encrassé Manque de débit (pompe ou ventilateur sous dimensionné, tourne à l’envers…) Bipasse perturbateur du débit du médium Recyclage du médium Condenseur sous dimensionné

Panne des incondensables

Test des incondensables

Le test des incondensables est simple à effectuer : Mettre l’unité à l’arrêt total Forcer le passage du débit du médium sur l’échangeur, Mesurer la température du médium, Poser les manifolds Après quelques minutes (5 mini) relever la température au manomètre du fluide frigorigène (relation pression /température). Comparer les deux valeurs : Θfluide = Θmédium à ±2°C = Test négatif Θfluide < Θmédium de 2°C = Manque de fluide Θfluide > Θmédium de 2°C = Test positif

Dans notre exemple, si la température du médium est de 25°C, cela veut dire qu’il n’y a pas d’incondensables.

Organigramme

LA PUISSANCE EST FAIBLE OUI

NON

La BP est faible?

La HP est faible?

OUI

NON

OUI

La surchauffe est grande?

NON

COMPRESSEUR TROP PETIT

OUI

NON

Le SR est bon ? OUI

Y-a-t-il un ∆θ sur la ligne

OUI

Le SR est bon ?

liquide

NON

OUI

NON

Test incondensables positif ?

DÉTENDEUR TROP PETIT

OUI

PRE-DETENTE LIGNE LIQUIDE

INCONDENSABLES

MANQUE DE CHARGE FF

EXCES DE CHARGE FF

ÉVAPORATEUR TROP PETIT

CONDENSEUR TROP PETIT

Le ∆θ sur le médium est-il

NON

Le ∆θ sur le médium est-il

faible ?

faible ?

OUI

OUI

ÉVAPORATEUR ENCRASSÉ

CONDENSEUR ENCRASSÉ

MANQUE DE DÉBIT DE MEDIUM

NON

On peut répertorier les pannes frigorifiques en 8 familles. BP faible : 1. Détendeur trop petit : Grande surchauffe, et un bon sous refroidissement. 2. Pré détente : Grande surchauffe, bon sous refroidissement et delta sur la ligne liquide 3. Manque de charge : Grande surchauffe, mauvais sous refroidissement 4. Evaporateur trop petit : Faible surchauffe, mauvais débit d’air ou encrassé. HP Faible : 5. Compresseur trop petit HP haute : 6. Incondensable : bon sous refroidissement (Test : Pression / T° au Manomètre > T° Ambiante) 7. Excès de charge : bon sous refroidissement, test des incondensables négatif 8. Condenseur trop petit : Faible sous refroidissement, mauvais débit d’air, ou encrassé.

Dans chaque famille il existe donc plusieurs causes possibles aux symptômes évoqués.

1. Le Détendeur trop petit : Rappelle des symptômes : BP faible, grande surchauffe, Bon sous refroidissement (4 à 7°C), pas de delta de t° sur la ligne liquide. Cas possibles : a) Buse mal sélectionnée b) Détendeur déréglé suite à une intervention c) Train thermostatique percé d) Bulbe du détendeur fixé en aval du piquage de l’égalisation externe e) Le détendeur ne correspond pas au bon fluide frigorigène f) Détendeur grippé ou mal ouvert g) HP trop faible : T° de condensation trop faible en hiver (réguler la condensation) h) Diaphragme à l’évaporateur trop petit

2. La pré détente : Rappelle des symptômes : BP faible, grande surchauffe, bon sous refroidissement et delta sur la ligne liquide Cas possibles : a) Filtre du deshydrateur bouché, colmaté. b) Vanne du départ liquide partiellement fermé c) Electrovanne ouvre mal. Membrane déformée… d) Mauvaise sélection d’un appareil installé sur la ligne liquide e) Diamètre de la ligne liquide trop faible f) La ligne liquide traverse un endroit très chaud g) Flash gaz

3. Le manque de charge : Rappelle des symptômes : BP Faible, grande surchauffe, mauvais sous refroidissement. Cas possibles : a) Fuites : rechercher les fuites b) Problème à une soupape de sécurité

4. Evaporateur trop petit : Rappelle des symptômes : BP faible, faible surchauffe, mauvais débit d’air ou encrassé. Cas possibles : a) Ailettes de l’évaporateur encrassé b) Filtre à air sales c) Courroie du ventilo patine ou cassée d) Poulie mal réglée e) Le ventilateur tourne à l’envers f) Prise d’air entre l’évaporateur et le ventilateur g) Moteur triphasée 380/660 V du ventilateur est couplé en étoile et alimenté en 380 h) Moteur 2 vitesses couplée par erreur sur la petite vitesse.Tubes du distributeur de liquide bouché Evaporateur mal sélectionné i) Beaucoup trop d’huile dans l’évaporateur j) k) Evaporateur anormalement givré Ventilateur coincé par le givre l) m) Air froid recyclé sur l’entrée de l’évaporateur n) Mauvaise circulation de l’air du aux denrées o) Les ventilateurs sont hors services.

5. Compresseur Trop petit : Rappelle des symptômes : HP anormalement faible. Cas possibles : a) Clapets plus étanche ou cassé b) Joint de la plaque à clapet est trop épais c) Cylindres rayés d) Le joint de culasse n’et pas étanche entre la HP et la BP e) Compresseur trop petit par rapport à l’évaporateur La régulation de capacité ne fonctionne pas ou est mal réglée. 5vanne à pression constante) f) g) La soupape de sécurité du compresseur n’est pas étanche. h) Le flotteur du séparateur d’huile est coincé ouvert La vitesse de rotation du compresseur est trop faible i) Les charges thermiques sont anormalement élevées. (trop de denrées, porte toujours j) ouverte…)

6. Incondensables : Rappelle des symptômes : HP haute, bon sous refroidissement, (Test : Pression / T° au Manomètre > T° Ambiante) Cas possibles : a) Fausse manœuvre lors d’un tirage à vide, ou lors d’un dépannage, pose des manomètres

7. Excès de charge : Rappelle des symptômes : HP haute, bon sous refroidissement, test des incondensables négatif Cas possibles : a) Erreur lors de la mise en service b) Bouteille liquide trop petite

8. Condenseur trop petit : Rappelle des symptômes : HP élevé, faible sous refroidissement, mauvais débit d’air, ou encrassé. Cas possibles : a) Tubes et ailettes encrassés b) Emplacement du condenseur, mal choisi c) Le ventilo condenseur tourne à l’envers d) La courroie du ventilateur est cassé ou patine e) Prise d’air entre le condenseur et le ventilateur Hélice mal positionnée f) g) Recyclage d’air chaud sur le condenseur h) Condenseur a été sélectionné pour une puissance frigorifique trop faible La régulation HP est en panne ou mal réglée i) j) Un ventilateur du condenseur ne fonctionne plus